⚛️ Электронная система сверхпроводника ⚛️
📚 Ранее - части 0, 1, 2.
📚 Часть 3 - И все таки, кто живёт в кристалле?
Итак, в металлах и полупроводниках ток переносится не электронами, а квазичастицами, концепция которых оказалась очень плодотворной для физики твердого тела и была впервые предложена, в частности, для обсуждаемой нами задачи, Львом Ландау.
Вообще, любая квазичастица является коллективным возбуждением. Самый типичный пример - фонон, описывающий индивидуальные возбуждения нормальных мод собственных механических колебаний ионов в решетке кристалла. Так вот, все "электроны", о которых мы говорим, в сущности такие же квазичастицы, то есть, выделенные собственные моды колебаний электронной системы, и эти моды , в квантовом смысле, уже в свою очередь "населяются" отдельными частицами. В некоторых конфигурациях, в рамках этого подхода очень удобно говорить про "дырки" - сходные квазичастицы, однако, представляемые как отсутствие одного или лишь нескольких электронов в самых высокоэнергетических состояниях в остальном полностью заполненной зоны. Они имеют эффективный положительный заряд, и их введение помогает избежать работы с "электронами", у которых эффективная масса отрицательна (для квазичастицы - это не глупость, отрицательная масса вполне корректна, просто с этим неудобно работать).
Маленький итог напоминает рассказанный нами ранее каламбур:
Так и здесь, "электроны" и "дырки" - это не электроны и тем более не дырки, а различные квазичастицы всей сложной и, в принципе, взаимодействующей электронной системы кристалла.
Продолжение следует...
📚 Ранее - части 0, 1, 2.
📚 Часть 3 - И все таки, кто живёт в кристалле?
Итак, в металлах и полупроводниках ток переносится не электронами, а квазичастицами, концепция которых оказалась очень плодотворной для физики твердого тела и была впервые предложена, в частности, для обсуждаемой нами задачи, Львом Ландау.
Вообще, любая квазичастица является коллективным возбуждением. Самый типичный пример - фонон, описывающий индивидуальные возбуждения нормальных мод собственных механических колебаний ионов в решетке кристалла. Так вот, все "электроны", о которых мы говорим, в сущности такие же квазичастицы, то есть, выделенные собственные моды колебаний электронной системы, и эти моды , в квантовом смысле, уже в свою очередь "населяются" отдельными частицами. В некоторых конфигурациях, в рамках этого подхода очень удобно говорить про "дырки" - сходные квазичастицы, однако, представляемые как отсутствие одного или лишь нескольких электронов в самых высокоэнергетических состояниях в остальном полностью заполненной зоны. Они имеют эффективный положительный заряд, и их введение помогает избежать работы с "электронами", у которых эффективная масса отрицательна (для квазичастицы - это не глупость, отрицательная масса вполне корректна, просто с этим неудобно работать).
Маленький итог напоминает рассказанный нами ранее каламбур:
Атом Бора - это не атом бора, а атом водорода.
Так и здесь, "электроны" и "дырки" - это не электроны и тем более не дырки, а различные квазичастицы всей сложной и, в принципе, взаимодействующей электронной системы кристалла.
Продолжение следует...
👍1🥰1🤷1
Сверхпроводниковые квантовые технологии ❄️
Праздничный опрос, ура!!
🪄 ✨ ✨ Какой календарный год известен благодаря достижениям в физике как "annus mirabilis", или год чудес? ❓
Перенесемся в конец 19 века, и что же мы увидим? Беспрецедентная плотность новых открытий в физике позволяет называть чудесным чуть ли не каждый год.
Казалось бы, такие краеугольные камни здания физики! Однако, наиболее часто "чудесным годом" называется именно 1905, в котором вышло аж четыре статьи Эйнштейна, да вдобавок ещё и по совершенно разным вопросам - фотоэффект, диффузия, СТО и на десерт, эквивалентность массы и энергии. Каждая из них послужила основанием для целой области физики.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
💯3👌1
О двух различных подходах в моделировании электродинамических систем
Представим, что нам нужно описать или спроектировать какую-то произвольную электромагнитную систему, где что-то заряжается, текут какие-то токи, и т.п. - короче говоря, система существует в динамике.
Оказывается, что есть два принципиально отличных подхода:
1) Метод сосредоточенных элементов - в составе сложной системы выделяются относительно простые узлы, динамика которых в отдельности описывается очень понятным способом, например, легко априори определить полную энергию системы, что помогает знать ее динамику с учетом граничных условий для каждого из элементов. Если всю схему мы смогли представить как совокупность таких сосредоточенных элементов, то задача упрощается. Часто ответ можно получить в виде аналитической формулы, что удобно.
2) Метод конечных разностей - формируется достаточно мелкая сетка в реальном пространстве, для каждого узла сетки пишется своя система уравнений - опять же, достаточно простая из-за локальности), а затем известными методами вычислительной математики мы пытаемся решать всю систему уравнений для всей сетки - конечно, это делается численным образом.
Так вот, когда вы видите конденсаторы и индуктивности и разные другие элементы в элекрической цепи - это и есть сосредоточенные элементы. Конденсатор - батарейка для электрического поля, а индуктор - для магнитного, каждый отдельный такой элемент описывается очень просто. Тем не менее, поведение большой цепи при различных взаимных подключениях крайне разнообразно.
Но далеко не во всех ситуациях динамика электрического и магнитного полей так хорошо разделяется, и самый типичный пример - объемный или копланарный резонатор, где вы должны решать всю задачу сразу, к примеру, методом конечных разностей и моделированием поля в каком-то специализированном софтовом пакете.
Представим, что нам нужно описать или спроектировать какую-то произвольную электромагнитную систему, где что-то заряжается, текут какие-то токи, и т.п. - короче говоря, система существует в динамике.
Оказывается, что есть два принципиально отличных подхода:
1) Метод сосредоточенных элементов - в составе сложной системы выделяются относительно простые узлы, динамика которых в отдельности описывается очень понятным способом, например, легко априори определить полную энергию системы, что помогает знать ее динамику с учетом граничных условий для каждого из элементов. Если всю схему мы смогли представить как совокупность таких сосредоточенных элементов, то задача упрощается. Часто ответ можно получить в виде аналитической формулы, что удобно.
2) Метод конечных разностей - формируется достаточно мелкая сетка в реальном пространстве, для каждого узла сетки пишется своя система уравнений - опять же, достаточно простая из-за локальности), а затем известными методами вычислительной математики мы пытаемся решать всю систему уравнений для всей сетки - конечно, это делается численным образом.
Так вот, когда вы видите конденсаторы и индуктивности и разные другие элементы в элекрической цепи - это и есть сосредоточенные элементы. Конденсатор - батарейка для электрического поля, а индуктор - для магнитного, каждый отдельный такой элемент описывается очень просто. Тем не менее, поведение большой цепи при различных взаимных подключениях крайне разнообразно.
Но далеко не во всех ситуациях динамика электрического и магнитного полей так хорошо разделяется, и самый типичный пример - объемный или копланарный резонатор, где вы должны решать всю задачу сразу, к примеру, методом конечных разностей и моделированием поля в каком-то специализированном софтовом пакете.
❤🔥3👌2❤1👨💻1
https://arxiv.org/pdf/2503.17307
Работа теоретиков, которые утверждают, что удалось построить математическую структуру, абсолютно точно воспроизводящую все положения квантовой механики - но без использования комплексных чисел, то есть, только с использованием действительнозначных алгебраических конструкций!
То есть, принципиально - комплексные числа и, как следствие, Гильбертовы пространства не являются единственно возможным матаппаратом для квантовой теории.
Звучит очень неожиданно, попробуем разобраться и вернемся к вам с разъяснениями.
Работа теоретиков, которые утверждают, что удалось построить математическую структуру, абсолютно точно воспроизводящую все положения квантовой механики - но без использования комплексных чисел, то есть, только с использованием действительнозначных алгебраических конструкций!
То есть, принципиально - комплексные числа и, как следствие, Гильбертовы пространства не являются единственно возможным матаппаратом для квантовой теории.
Звучит очень неожиданно, попробуем разобраться и вернемся к вам с разъяснениями.
👀1🆒1
Сверхпроводниковые квантовые технологии ❄️
https://arxiv.org/pdf/2503.17307 Работа теоретиков, которые утверждают, что удалось построить математическую структуру, абсолютно точно воспроизводящую все положения квантовой механики - но без использования комплексных чисел, то есть, только с использованием…
Авторы заявляют, что для действительнозначной квантовой механики необходимо предложить альтернативную формулировку одного из её постулатов. Обычно он формулируется так:
Второе утверждение заметно шире первого и не привязывается именно к тензорному произведению. Хотя очевидно, что для тензорного произведения эта тривиальность выполняется: например, однокубитный оператор (любой) никогда не подействует на второй кубит.
Именно это позволяет построить действительнозначную модель. Однако, сама конструкция выглядит довольно громоздкой, и уж точно не так естественна как комплекснозначные амплитуды вероятностей базисных векторов в гильбертовом пространстве. Поэтому результат работы скорее имеет концептуальную, но не практическую ценность - по крайней мере, так представляется при первом ознакомлении с ним.
Квантовое состояние составной системы можно представить вектором в гильбертовом пространстве, которое является тензорным произведением гильбертовых пространств, в которых мы описываем каждую из подсистем в отдельности.Словесное изложение довольно тяжеловесно, но смысл понятен, если только знать что такое тензорное произведение пространств. Однако, авторы предлагают существенно изменить содержание и заменить вышесказанное на более "физичную" версию:
Если у некоторой составной квантовой системы можно выделить две подсистемы А и В, то любой квантовый оператор, который описывает изменение состояния (эволюцию или измерение) системы A, действует на систему B тривиальным образом.
Второе утверждение заметно шире первого и не привязывается именно к тензорному произведению. Хотя очевидно, что для тензорного произведения эта тривиальность выполняется: например, однокубитный оператор (любой) никогда не подействует на второй кубит.
Именно это позволяет построить действительнозначную модель. Однако, сама конструкция выглядит довольно громоздкой, и уж точно не так естественна как комплекснозначные амплитуды вероятностей базисных векторов в гильбертовом пространстве. Поэтому результат работы скорее имеет концептуальную, но не практическую ценность - по крайней мере, так представляется при первом ознакомлении с ним.
❤2👍2👌2
Создание квантовых процессоров на основе сверхпроводниковых цепей - естественно, работающих в квантовом режиме, то есть, при минимальной тепловой заселенности и в максимально возможной изоляции от декогерирующего окружения - требует тщательнейшего внимания к используемым материалам. Вот лишь некоторые требования которые необходимо выполнить для создания достаточно когерентной квантовой цепи:
1. Низкие потери в диэлектрике - большинство аморфных оксидов обладают огромными потерями в гигагерцовом диапазоне, в котором работают сверхпроводниковые кубиты, и поэтому на чипе их быть не должно.
2. Низкие потери на границах раздела (интерфейсах). Мало просто взять хорошие материалы - еще необходимо проследить, что в процессе изготовления не остается плохих интерметаллидов, оксидов, прочей органической грязи, поскольку она испортит когерентность схемы
3. Высокое качество оксида, используемого в джозефсоновском контакте. Здесь выбор невелик, почти всегда используется естественный окисленный слой алюминия, который фактически является сапфиром - то есть, очень высококачественным диэлектриком, но нестехиометричен и содержит определенное количество дефектов, плотность которых может радикальным образом зависеть от способа изготовления джозефсоновского контакта.
4. Низкое количество квазичастиц в сверхпроводнике - казалось бы, все упирается в достаточную изоляцию схемы от тепловых шумов, но не только: некоторые комбинации различных сверхпроводников и использование ловушек из нормального металла может заметно снизить плотность квазичастиц, и как следствие, увеличить время жизни и когерентность.
И это только верхушка айсберга. Неудивительно, что технология изготовления сверхпроводниковых кубитов требует значительных вложений, и в основном магистральные направления уже развиваются индустриальными гигантами, а не отдельными научными группами.
1. Низкие потери в диэлектрике - большинство аморфных оксидов обладают огромными потерями в гигагерцовом диапазоне, в котором работают сверхпроводниковые кубиты, и поэтому на чипе их быть не должно.
2. Низкие потери на границах раздела (интерфейсах). Мало просто взять хорошие материалы - еще необходимо проследить, что в процессе изготовления не остается плохих интерметаллидов, оксидов, прочей органической грязи, поскольку она испортит когерентность схемы
3. Высокое качество оксида, используемого в джозефсоновском контакте. Здесь выбор невелик, почти всегда используется естественный окисленный слой алюминия, который фактически является сапфиром - то есть, очень высококачественным диэлектриком, но нестехиометричен и содержит определенное количество дефектов, плотность которых может радикальным образом зависеть от способа изготовления джозефсоновского контакта.
4. Низкое количество квазичастиц в сверхпроводнике - казалось бы, все упирается в достаточную изоляцию схемы от тепловых шумов, но не только: некоторые комбинации различных сверхпроводников и использование ловушек из нормального металла может заметно снизить плотность квазичастиц, и как следствие, увеличить время жизни и когерентность.
И это только верхушка айсберга. Неудивительно, что технология изготовления сверхпроводниковых кубитов требует значительных вложений, и в основном магистральные направления уже развиваются индустриальными гигантами, а не отдельными научными группами.
❤2⚡2👍2
На канале - 100 подписчиков!!! Ура-ура, всем спасибо, что вы здесь, хоть у нас странно, сложно и много букв.
🎉 🎉 🎉
По такому поводу - специальный материал о другом, более значимом, юбилейном событии в физике! 🥳🥳
Бозе-Эйнштейновская конденсация (БЭК)
Мало кто об этом написал, но в 2025 году отмечалось 100 лет работам Бозе и Эйнштейна, предсказывающим конденсацию любой бозонной системы в когерентное квантовое состояние, которое мы сейчас знаем как конденсат (кого бы мы подумали) Бозе-Эйнштейна.
В квантовой механике существует два основных типа поведения одинаковых частиц, когда их "много в одном месте" - то есть, их статистики. Оказывается, что основных типа только два - бозонная и фермионная статистики, и они полностью задаются тем, что происходит с волновой функции двух идентичных частиц при их координатной перестановке.
Бозоны не меняют волновую функцию при перестановке, откуда вытекает тот факт, что они могут накапливаться в одном квантовом состоянии, в отличие от фермионов, подчиняющихся принципу Паули.
Бозонная статистика подразумевает, что при достаточно низкой температуре большой процент частиц-бозонов разместятся в одном состоянии, что и называется конденсатом. Подчеркнем, что никакого взаимодействия между частицами не требуется - лишь подчинения квантовой статистике.
Часто говорят, что сверхтекучесть и сверхпроводимость - это проявление БЭК, однако, здесь все не так просто. БЭК - достаточно хрупкий объект, тогда как сверхтекучесть и сверхпроводимость гораздо более устойчивые и даже гораздо более макроскопические явления: они наблюдаются при нескольких кельвинах, тогда как для БЭК нужно охладить атомы чуть ли не до миллиардных долей кельвина, что возможно лишь для небольших количеств атомов, охлаждаемых оптическим образом с использованием магнитной ловушки.
Если будет много реакций - расскажем больше о взаимных различиях:
- конденсата куперовских пар,
- конденсата атомов сверхтекучего
гелия, и
- конденсата Бозе-Эйнштейна
По такому поводу - специальный материал о другом, более значимом, юбилейном событии в физике! 🥳🥳
Бозе-Эйнштейновская конденсация (БЭК)
Мало кто об этом написал, но в 2025 году отмечалось 100 лет работам Бозе и Эйнштейна, предсказывающим конденсацию любой бозонной системы в когерентное квантовое состояние, которое мы сейчас знаем как конденсат (кого бы мы подумали) Бозе-Эйнштейна.
В квантовой механике существует два основных типа поведения одинаковых частиц, когда их "много в одном месте" - то есть, их статистики. Оказывается, что основных типа только два - бозонная и фермионная статистики, и они полностью задаются тем, что происходит с волновой функции двух идентичных частиц при их координатной перестановке.
Бозоны не меняют волновую функцию при перестановке, откуда вытекает тот факт, что они могут накапливаться в одном квантовом состоянии, в отличие от фермионов, подчиняющихся принципу Паули.
Бозонная статистика подразумевает, что при достаточно низкой температуре большой процент частиц-бозонов разместятся в одном состоянии, что и называется конденсатом. Подчеркнем, что никакого взаимодействия между частицами не требуется - лишь подчинения квантовой статистике.
Часто говорят, что сверхтекучесть и сверхпроводимость - это проявление БЭК, однако, здесь все не так просто. БЭК - достаточно хрупкий объект, тогда как сверхтекучесть и сверхпроводимость гораздо более устойчивые и даже гораздо более макроскопические явления: они наблюдаются при нескольких кельвинах, тогда как для БЭК нужно охладить атомы чуть ли не до миллиардных долей кельвина, что возможно лишь для небольших количеств атомов, охлаждаемых оптическим образом с использованием магнитной ловушки.
Если будет много реакций - расскажем больше о взаимных различиях:
- конденсата куперовских пар,
- конденсата атомов сверхтекучего
гелия, и
- конденсата Бозе-Эйнштейна
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥5✍2👍2🥰1
⚛️ Электронная система сверхпроводника ⚛️
📚 Ранее - части 0, 1, 2, 3.
📚 Часть 4 - Так вы взаимодействуете там, или нет?
Потихоньку подходя к сверхпроводникам, вспомним вот о чем. Концепция Ферми-жидкости позволяет эффективно описать систему сильно взаимодействующих частиц при помощи введения квазичастиц, уже не взаимодействующих друг с другом. Это хорошо работает в обычных металлах и в полупроводниках, однако, во многих чуть более сложных системах эта картина нарушается: приходится явно учитывать взаимодействие, что в результате даёт совершенно другие свойства, не похожие на газ невзаимодействующих квазичастиц.
Один из самых ярких примеров - это модель, называемая жидкостью Латтинжера. Эта модель описывает транспорт в одномерных фермионных системах, где проводимость есть только вдоль одного направления. Так себя ведут носители, например, в некоторых анизотропных кристаллах. Одномерность доступного электрону пространства увеличивает относительный вес тех состояний, куда можно рассеиваться, и крайне усиливает эффекты рассеяния при транспорте - по сути, носители не могут "обойти друг друга", потому что эффективное пространство слишком узкое!
В результате, никаких отдельных квазичастиц в жидкости Латтинжера нет, а есть коллективные возбуждения с линейным спектром - это означает, что энергия пропорциональна квазиимпульсу, прямо как у электромагнитных волн, но совсем не как в металле, где спектр вблизи краев зоны квадратичный. Более того, в жидкости Латтинжера эти волны ещё разделяются на волны зарядовой плотности и волны спиновой плотности - то есть, зарядовый транспорт происходит отдельно от спинового. Согласитесь, ничего общего у такой модели с ферми-газом невзаимодействующих квазичастиц уже нет.
Похожая ситуация возникает в сверхпроводимости, где существует притягивающее взаимодействие между электронами, обусловленное их взаимодействием с кристаллической решеткой. В результате электронный спектр очень сильно модифицируется, и также, уже не очень напоминает нормальный металл. В следующем материале мы рассмотрим очень известную задачу Купера, решение которой показывает, как выглядит связанное состояние двух таких взаимодействующих электронов в сверхпроводниках, и вплотную подойдем к объяснению электронного спектра в них.
📚 Ранее - части 0, 1, 2, 3.
📚 Часть 4 - Так вы взаимодействуете там, или нет?
Потихоньку подходя к сверхпроводникам, вспомним вот о чем. Концепция Ферми-жидкости позволяет эффективно описать систему сильно взаимодействующих частиц при помощи введения квазичастиц, уже не взаимодействующих друг с другом. Это хорошо работает в обычных металлах и в полупроводниках, однако, во многих чуть более сложных системах эта картина нарушается: приходится явно учитывать взаимодействие, что в результате даёт совершенно другие свойства, не похожие на газ невзаимодействующих квазичастиц.
Один из самых ярких примеров - это модель, называемая жидкостью Латтинжера. Эта модель описывает транспорт в одномерных фермионных системах, где проводимость есть только вдоль одного направления. Так себя ведут носители, например, в некоторых анизотропных кристаллах. Одномерность доступного электрону пространства увеличивает относительный вес тех состояний, куда можно рассеиваться, и крайне усиливает эффекты рассеяния при транспорте - по сути, носители не могут "обойти друг друга", потому что эффективное пространство слишком узкое!
В результате, никаких отдельных квазичастиц в жидкости Латтинжера нет, а есть коллективные возбуждения с линейным спектром - это означает, что энергия пропорциональна квазиимпульсу, прямо как у электромагнитных волн, но совсем не как в металле, где спектр вблизи краев зоны квадратичный. Более того, в жидкости Латтинжера эти волны ещё разделяются на волны зарядовой плотности и волны спиновой плотности - то есть, зарядовый транспорт происходит отдельно от спинового. Согласитесь, ничего общего у такой модели с ферми-газом невзаимодействующих квазичастиц уже нет.
Похожая ситуация возникает в сверхпроводимости, где существует притягивающее взаимодействие между электронами, обусловленное их взаимодействием с кристаллической решеткой. В результате электронный спектр очень сильно модифицируется, и также, уже не очень напоминает нормальный металл. В следующем материале мы рассмотрим очень известную задачу Купера, решение которой показывает, как выглядит связанное состояние двух таких взаимодействующих электронов в сверхпроводниках, и вплотную подойдем к объяснению электронного спектра в них.
❤2👌2👍1
⚛️ Электронная система сверхпроводника ⚛️
📚 Ранее - части 0, 1, 2, 3, 4.
📚 Часть 5 - Что даёт притяжение электронов
Сверхпроводимость очень долго не получалось объяснить с точки зрения квантовой физики, и прошло почти полвека от первых экспериментов до появления первой непротиворечивой микроскопической, и - что немаловажно - количественной теории Бардина, Купера и Шриффера (БКШ), которая и по сей день верно описывает большинство наблюдаемых явлений в большинстве сверхпроводников.
Здесь уместно провести небольшое сравнение с тем же БЭК, теория которого была довольно ясна сразу, как только возникла идея, а экспериментальная техника, позволившая получить его на практике, появилась только 70 лет спустя - как мы и говорили, БЭК штука очень хрупкая.
Проблемы с описанием сверхпроводимости были серьезными. Довольно быстро удалось понять, что она возникает из за взаимодействия электронов с кристаллической решеткой, но крайне трудно было придумать именно количественную теорию, "ухватывающую" основные особенности сверхпроводящего состояния вещества. Было ясно, что отсутствие диссипации, скорее всего, происходит из за наличия энергетической щели, отделяющей некоторый когерентный конденсат носителей (основное состояние) от тех "квазичастичных" возбуждений, куда он мог бы сбрасывать энергию. Но откуда взять эту щель? Например, было строго показано, что в любом порядке квантовой теории возмущений нельзя получить щелевой спектр для двух электронов, если в качестве невозмущенного начального состояния взять пары невзаимодействующих квазичастиц. А за пределами теории возмущений возможности квантовой механики всё-таки значительно сокращаются...
Первый шаг к правильной теории был сделан Джоном Купером в 1956 г., который рассмотрел и успешно решил конкретную задачу о спектре двух квазичастиц-электронов в металле, добавив к ним лишь один дополнительный ингредиент - притягивающее взаимодействие довольно особого вида, связывающее две частицы только при ровно противоположных значениях квазиимпульса и суммарном нулевом спине. Задача определения энергии этого состояния (фактически, явным образом предложенного в качестве кандидата на роль основного состояния) быстро свелась к точному, хотя и трансцендентному, уравнению, которое давало ответ для энергии, и сразу стала ясной отдаленность этого состояния по энергии от возбужденных состояний, причем, справедливая при сколь угодно малом притягивающем взаимодействии. Такое основное состояние пары называется синглетным.
Это был огромный успех! Но до разгадки сверхпроводимости оставалось ещё немало: данное решение не учитывало остальных квазичастиц - а ведь они тоже должны были взаимодействовать. Никто не гарантировал, что такая модификация описанного выше подхода не изменит спектр носителей на совершенно другой, притом неправильный. Как мы выясним позже, реальные сверхпроводники сильно отличаются от идеализированной модели отдельных электронных пар, поскольку пары очень сильно перекрываются в реальном (координатном) пространстве. Тем не менее, оказалось удивительным, что в первом приближении систему можно рассматривать, учитывая лишь динамическое взаимодействие между элементами электронной пары.
Продолжение следует...
📚 Ранее - части 0, 1, 2, 3, 4.
📚 Часть 5 - Что даёт притяжение электронов
Сверхпроводимость очень долго не получалось объяснить с точки зрения квантовой физики, и прошло почти полвека от первых экспериментов до появления первой непротиворечивой микроскопической, и - что немаловажно - количественной теории Бардина, Купера и Шриффера (БКШ), которая и по сей день верно описывает большинство наблюдаемых явлений в большинстве сверхпроводников.
Здесь уместно провести небольшое сравнение с тем же БЭК, теория которого была довольно ясна сразу, как только возникла идея, а экспериментальная техника, позволившая получить его на практике, появилась только 70 лет спустя - как мы и говорили, БЭК штука очень хрупкая.
Проблемы с описанием сверхпроводимости были серьезными. Довольно быстро удалось понять, что она возникает из за взаимодействия электронов с кристаллической решеткой, но крайне трудно было придумать именно количественную теорию, "ухватывающую" основные особенности сверхпроводящего состояния вещества. Было ясно, что отсутствие диссипации, скорее всего, происходит из за наличия энергетической щели, отделяющей некоторый когерентный конденсат носителей (основное состояние) от тех "квазичастичных" возбуждений, куда он мог бы сбрасывать энергию. Но откуда взять эту щель? Например, было строго показано, что в любом порядке квантовой теории возмущений нельзя получить щелевой спектр для двух электронов, если в качестве невозмущенного начального состояния взять пары невзаимодействующих квазичастиц. А за пределами теории возмущений возможности квантовой механики всё-таки значительно сокращаются...
Первый шаг к правильной теории был сделан Джоном Купером в 1956 г., который рассмотрел и успешно решил конкретную задачу о спектре двух квазичастиц-электронов в металле, добавив к ним лишь один дополнительный ингредиент - притягивающее взаимодействие довольно особого вида, связывающее две частицы только при ровно противоположных значениях квазиимпульса и суммарном нулевом спине. Задача определения энергии этого состояния (фактически, явным образом предложенного в качестве кандидата на роль основного состояния) быстро свелась к точному, хотя и трансцендентному, уравнению, которое давало ответ для энергии, и сразу стала ясной отдаленность этого состояния по энергии от возбужденных состояний, причем, справедливая при сколь угодно малом притягивающем взаимодействии. Такое основное состояние пары называется синглетным.
Это был огромный успех! Но до разгадки сверхпроводимости оставалось ещё немало: данное решение не учитывало остальных квазичастиц - а ведь они тоже должны были взаимодействовать. Никто не гарантировал, что такая модификация описанного выше подхода не изменит спектр носителей на совершенно другой, притом неправильный. Как мы выясним позже, реальные сверхпроводники сильно отличаются от идеализированной модели отдельных электронных пар, поскольку пары очень сильно перекрываются в реальном (координатном) пространстве. Тем не менее, оказалось удивительным, что в первом приближении систему можно рассматривать, учитывая лишь динамическое взаимодействие между элементами электронной пары.
Продолжение следует...
❤2👍2👌2
Forwarded from (Q²) quantum ecosystem
IBM запустила Quantum Advantage Tracker - открытый трекер экспериментов, где заявляется измеримое превосходство квантового расчёта над классическим, с публикацией условий сравнения и проверки результата.
Baseline (базовая линия сравнения) - лучший на сегодня классический способ решить ту же задачу: алгоритм, оптимизации и вычислительная платформа. Если базовая линия не определена и не воспроизводима, утверждения о превосходстве не имеют проверяемого основания.
В трекере для каждой записи требуется минимум: постановка задачи, способ проверки корректности (как валидировали результат), и baseline. Это делает результаты сопоставимыми и пригодными для независимых повторов.
Для квантовых облачных платформ (таких как IBM Quantum, AWS Braket, Azure Quantum) и крупных R&D-программ, коммерческий смысл в том, чтобы быстрее принимать решения по пилотам, меньше тратить на повторные прогоны, иметь понятную систему отчётности. Монетизация обычно не через доступ к трекеру, а через облачные контракты, поддержку и интеграцию с HPC-процессами.
Инвест-критерии: независимые репликации, прикладные кейсы с измеримой экономией и прозрачная unit-экономика вычислений.
#КвантовыйКомпьютер #news
Baseline (базовая линия сравнения) - лучший на сегодня классический способ решить ту же задачу: алгоритм, оптимизации и вычислительная платформа. Если базовая линия не определена и не воспроизводима, утверждения о превосходстве не имеют проверяемого основания.
В трекере для каждой записи требуется минимум: постановка задачи, способ проверки корректности (как валидировали результат), и baseline. Это делает результаты сопоставимыми и пригодными для независимых повторов.
Для квантовых облачных платформ (таких как IBM Quantum, AWS Braket, Azure Quantum) и крупных R&D-программ, коммерческий смысл в том, чтобы быстрее принимать решения по пилотам, меньше тратить на повторные прогоны, иметь понятную систему отчётности. Монетизация обычно не через доступ к трекеру, а через облачные контракты, поддержку и интеграцию с HPC-процессами.
Инвест-критерии: независимые репликации, прикладные кейсы с измеримой экономией и прозрачная unit-экономика вычислений.
#КвантовыйКомпьютер #news
quantum-advantage-tracker.github.io
Quantum Advantage Tracker
As claims of quantum advantage emerge, this project provides a platform-agnostic framework to collect, validate, and compare experimental results.
❤4👍3🔥1👏1
Часто людям, далеким от конкретной высокотехнологичной отрасли, кажется, что прогресс в каком-то сложном направлении - это некоторая нерушимая константа, которая будет происходить сама по себе на любом отрезке времени и притом в любой отрасли.
Мол, сидят какие-то ученые или инженеры где то там, и они такие все немножко фрики, что-то изучают - короче, ковыряются. Потом бац - кто-то что то открыл! И все такие побежали смотреть, здорово же! А потом они это как-то внедряют, и производство вырастает, надои увеличиваются, все счастливы. И так везде - ну как же, смотрите: смартфоны становятся лучше, роботы - умнее, модели ИИ - полезнее.
А какие нужны для этого предпосылки, сколько денег нужно вложить за 20 лет до этого, какая организационная работа ведется на месте и с какой интенсивностью, как выстраивать сотрудничество с производственной отраслью, какие специалистов нужно подготовить (именно подготовить, а не нанять - где вы их возьмете, у вас что, денег больше чем у китайцев?) - никто об этом не думает. Конечно, внутренняя кухня обычно не выносится на обозрение, кроме некоторых исключительных случаев. Но часто у людей, которые сами не работали "на заводе" или в стартапе, или - на худой конец - в НИИ, не разрабатывали и не внедряли ничего нового - настолько примитивный уровень понимания этих процессов, что совершенно бесполезно с ними разговаривать.
Мол, сидят какие-то ученые или инженеры где то там, и они такие все немножко фрики, что-то изучают - короче, ковыряются. Потом бац - кто-то что то открыл! И все такие побежали смотреть, здорово же! А потом они это как-то внедряют, и производство вырастает, надои увеличиваются, все счастливы. И так везде - ну как же, смотрите: смартфоны становятся лучше, роботы - умнее, модели ИИ - полезнее.
А какие нужны для этого предпосылки, сколько денег нужно вложить за 20 лет до этого, какая организационная работа ведется на месте и с какой интенсивностью, как выстраивать сотрудничество с производственной отраслью, какие специалистов нужно подготовить (именно подготовить, а не нанять - где вы их возьмете, у вас что, денег больше чем у китайцев?) - никто об этом не думает. Конечно, внутренняя кухня обычно не выносится на обозрение, кроме некоторых исключительных случаев. Но часто у людей, которые сами не работали "на заводе" или в стартапе, или - на худой конец - в НИИ, не разрабатывали и не внедряли ничего нового - настолько примитивный уровень понимания этих процессов, что совершенно бесполезно с ними разговаривать.
💯4👍1👀1
Forwarded from ТВЭЛ в эфире
Почему бочваровцы?
Помог опыт в создании сверхпроводников для мегасайенс-проектов. Коаксиальную кабельную сборку для криостата квантового компьютера изготовили из сверхпроводящего ниобий-титанового сплава.
Какие характеристики у кабеля?
Планы?
Совместно с партнерами изготовили 200 м кабеля в двух типоразмерах для испытаний на реальных квантовых компьютерах российских технических университетов и исследовательских центров.
#ТВЭЛ_новости #Бочваровскийинститут
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥2😍1👀1
Сравнение квантовых вычислительных платформ - вообще, достаточно больная тема. Любой эксперт в оптике или атомной физике очень хорошо знает свою платформу, а вот технической информации по тем же сверпроводниковым цепям всегда ему не хватает. Обратное так же справедливо, и это неизбежно: платформы физически различаются, а часов в сутках слишком мало, чтоб получить практический опыт в совершенно разных областях прикладной науки. На чужой опыт здесь непросто опираться, потому что самостоятельная работа с экспериментальной установкой даёт уникальное понимание, которое не получишь, поговорив с коллегами.
Сформулируем некоторые часто замалчиваемые тонкости:
✅ Проблема охлаждения до милликельвинов больших сверхпроводниковых схем часто преувеличивается, но в принципе, она уже решена. Криостаты растворения не имеют принципиальных ограничений на охлаждающую мощность. Хоть комнату можно охладить, только очень дорого будет (пока что).
✅ Никто никогда не говорит о низкой тактовой частоте вычислительных устройств как на холодных ионах, так и на нейтральных атомах, но этот фактор напрямую влияет на производительность. Время операции в ионной платформе - это миллисекунды, в атомной - близко к тому, а вот в сверхпроводниках - наносекунды. Все дело в низкой связи маленького "природного" атома и света. Вопрос принципиальный, и он сам по себе может очень сильно препятствовать высокой производительности вычислений атомной и ионной платформ.
✅ "Топологическая защита кубитов/состояний" - будто бы такой священный грааль, который по надеждам многих теоретиков решит все вопросы с декогеренцией. Однако, чем защищённее система, тем сложнее ею управлять. Кроме того, часто находится неучтенный фактор, по отношению к которому никакой топологической защиты и нет.
В сухом остатке, физика квантовых устройств сложна, а большие инвесторы любят понятные схемы маржинальности. Что из этого выйдет? Поживем и увидим.
👋
Сформулируем некоторые часто замалчиваемые тонкости:
✅ Проблема охлаждения до милликельвинов больших сверхпроводниковых схем часто преувеличивается, но в принципе, она уже решена. Криостаты растворения не имеют принципиальных ограничений на охлаждающую мощность. Хоть комнату можно охладить, только очень дорого будет (пока что).
✅ Никто никогда не говорит о низкой тактовой частоте вычислительных устройств как на холодных ионах, так и на нейтральных атомах, но этот фактор напрямую влияет на производительность. Время операции в ионной платформе - это миллисекунды, в атомной - близко к тому, а вот в сверхпроводниках - наносекунды. Все дело в низкой связи маленького "природного" атома и света. Вопрос принципиальный, и он сам по себе может очень сильно препятствовать высокой производительности вычислений атомной и ионной платформ.
✅ "Топологическая защита кубитов/состояний" - будто бы такой священный грааль, который по надеждам многих теоретиков решит все вопросы с декогеренцией. Однако, чем защищённее система, тем сложнее ею управлять. Кроме того, часто находится неучтенный фактор, по отношению к которому никакой топологической защиты и нет.
В сухом остатке, физика квантовых устройств сложна, а большие инвесторы любят понятные схемы маржинальности. Что из этого выйдет? Поживем и увидим.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍2🔥1
⏳
"Не ходите, дети,в Африку гулять в мегасайнс работать"
(Или, наоборот, ходите! Только смотрите, куда вы идете и что там хотите найти)
Это к чему сказано-то. Допустим, вы физику любите и наукой хотите заниматься. Открыть что-то новое и почувствовать себя первопроходцем. А физика очень разная бывает.
Есть вот мегасайенс проекты. Это когда тысяча человек лет 15 строит коллайдер/синхротрон/нейтринный детектор/нужное подчеркнуть. А через несколько лет еще и квантовый компьютер смело можно будет в этот список добавлять - только если речь идет о реально больших прототипах, а не для красного словца.
Короче - что-то, что было спроектировано лет 20 назад, а новая физика, для которой это все делается, была придумана лет 40 назад.
А заработает это лет через 5 еще.
А вы туда только пришли.
Как думаете, серьезная будет у вас роль в этом проекте?
Может быть, и да, как пойдет. А может быть, самая небольшая. Какой-то кусочек огромного детектора настраивать.
Зато возможна причастность ну к очень фундаментальному и крутому открытию. Из последнего такого - Бозон Хиггса в 2013 году, гравитационные волны в 2016.
А кто-то так не любит и не хочет. Кто-то хочет начать проект с нуля, делать все самостоятельно и за все отвечать. Ресурсы и возможности - конечно, ограничены.
Да и риск высок в небольшом коллективе. Задачу ставит руководитель, конкретный человек - от постановки ой как многое зависит. По результатам - ответственность большая. Не научился, не смог, эксперимент не вышел - остаешься у разбитого корыта.
Publish or perish - никто не отменял.
Ну или если речь о ролях в подобном коллективе для людей постарше - руководить небольшой командой из тебя и студента)) ну может быть, потом - из 3-4 человек, зная все про каждого и распределяя обязанности. Или сам привлекаешь финансирование, без всяких мегапроектов.
Примерно так устроена работа теоретиков да и экспериментаторов в физике твердого тела, может быть, в оптике или химии. Да и во многих других областях. Но - далеко не всегда, очень зависит от конкретной темы и от коллектива.
А сделаешь ли в таком формате великое открытие? Ну как сказать. Может и не сделаешь.
Сейчас вообще век великих открытий в физике, возможно, прошел. Другое дело - генетика, биохимия, медицина. Но склонности у всех разные.
Как-то так."Mind the gap between the clos" а ну впрочем, сами разберетесь.😅
Всем позитива и хорошей работы!
"Не ходите, дети,
(Или, наоборот, ходите! Только смотрите, куда вы идете и что там хотите найти)
Это к чему сказано-то. Допустим, вы физику любите и наукой хотите заниматься. Открыть что-то новое и почувствовать себя первопроходцем. А физика очень разная бывает.
Есть вот мегасайенс проекты. Это когда тысяча человек лет 15 строит коллайдер/синхротрон/нейтринный детектор/нужное подчеркнуть. А через несколько лет еще и квантовый компьютер смело можно будет в этот список добавлять - только если речь идет о реально больших прототипах, а не для красного словца.
Короче - что-то, что было спроектировано лет 20 назад, а новая физика, для которой это все делается, была придумана лет 40 назад.
А заработает это лет через 5 еще.
А вы туда только пришли.
Как думаете, серьезная будет у вас роль в этом проекте?
Может быть, и да, как пойдет. А может быть, самая небольшая. Какой-то кусочек огромного детектора настраивать.
Зато возможна причастность ну к очень фундаментальному и крутому открытию. Из последнего такого - Бозон Хиггса в 2013 году, гравитационные волны в 2016.
А кто-то так не любит и не хочет. Кто-то хочет начать проект с нуля, делать все самостоятельно и за все отвечать. Ресурсы и возможности - конечно, ограничены.
Да и риск высок в небольшом коллективе. Задачу ставит руководитель, конкретный человек - от постановки ой как многое зависит. По результатам - ответственность большая. Не научился, не смог, эксперимент не вышел - остаешься у разбитого корыта.
Publish or perish - никто не отменял.
Ну или если речь о ролях в подобном коллективе для людей постарше - руководить небольшой командой из тебя и студента)) ну может быть, потом - из 3-4 человек, зная все про каждого и распределяя обязанности. Или сам привлекаешь финансирование, без всяких мегапроектов.
Примерно так устроена работа теоретиков да и экспериментаторов в физике твердого тела, может быть, в оптике или химии. Да и во многих других областях. Но - далеко не всегда, очень зависит от конкретной темы и от коллектива.
А сделаешь ли в таком формате великое открытие? Ну как сказать. Может и не сделаешь.
Сейчас вообще век великих открытий в физике, возможно, прошел. Другое дело - генетика, биохимия, медицина. Но склонности у всех разные.
Как-то так.
Всем позитива и хорошей работы!
❤8
Что всегда нравится в физике - так это возможность получать простые оценки, результат которых оказывается очень близок к действительности, хотя в оценке сделана куча упрощений и реальная картина явления сильно сложнее.
На ночь глядя (в пятницу можно, не серчайте) вот простой, но показательный пример - оцените постоянную решетки твердого вещества. Пусть даже куска металла, неважно чего.
Постоянная решетки - это, грубо говоря, расстояние между атомами в кристалле. Можем оценить, не выходя за пределы знаний школьной физики (химии?) 7-10 классов🙂
Можете даже писать в комментарии ваши варианты, будет интересно📝
На ночь глядя (в пятницу можно, не серчайте) вот простой, но показательный пример - оцените постоянную решетки твердого вещества. Пусть даже куска металла, неважно чего.
Постоянная решетки - это, грубо говоря, расстояние между атомами в кристалле. Можем оценить, не выходя за пределы знаний школьной физики (химии?) 7-10 классов
Можете даже писать в комментарии ваши варианты, будет интересно
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Для примера, возьмём железо. Нам потребуется знание постоянной Авогадро:
Nа ≈ 6×10^23 штук.
На самом деле, это количество атомов (или молекул), которое по некоторым, скорее, историческим и конвенциональным причинам было выбрано в качестве единицы количества вещества - 1 моль. Можно было взять 100 миллионов или 100 миллиардов молекул, и что-нибудь этим количеством выражать. Однако, число Авогадро - это просто очень удобное макроскопическое количество вещества, которое можно зачерпнуть ложкой или насыпать в пакет.
Подумаем, как оценить геометрические размеры куска железа, в котором Na атомов. Здесь нам нужны элементарные знания из химии. Достаточно помнить, что один моль любого вещества это несколько граммов его массы. Кто хоть раз работал с таблицей Менделеева, помнит, что атомная масса - она же и молярная, в граммах на моль.
Железо имеет массу около 50 грамм на моль. Осталось прикинуть геометрические размеры куска железа массой 50 грамм. По "практическим воспоминаниям" - наверное, многие хоть раз держали в руках что -нибудь железное - это будет такой кубик с ребром d ≈ 2 cм. В кубике Na атомов, и давайте считать, что они упакованы просто в кубическую решетку. Тогда на каждом ребре уложится примерно кубический корень из числа Авогадро (атомов). Расстояние между атомами:
a ≈ d / Na^(1/3) ≈ 2 * 10^(-10) м = 2 ангстрема.
Подавляющее большинство простых твердых веществ имеет кубическую решетку, иногда - с некоторыми вариациями, и постоянную решетки в несколько ангстрем.
Nа ≈ 6×10^23 штук.
На самом деле, это количество атомов (или молекул), которое по некоторым, скорее, историческим и конвенциональным причинам было выбрано в качестве единицы количества вещества - 1 моль. Можно было взять 100 миллионов или 100 миллиардов молекул, и что-нибудь этим количеством выражать. Однако, число Авогадро - это просто очень удобное макроскопическое количество вещества, которое можно зачерпнуть ложкой или насыпать в пакет.
Подумаем, как оценить геометрические размеры куска железа, в котором Na атомов. Здесь нам нужны элементарные знания из химии. Достаточно помнить, что один моль любого вещества это несколько граммов его массы. Кто хоть раз работал с таблицей Менделеева, помнит, что атомная масса - она же и молярная, в граммах на моль.
Железо имеет массу около 50 грамм на моль. Осталось прикинуть геометрические размеры куска железа массой 50 грамм. По "практическим воспоминаниям" - наверное, многие хоть раз держали в руках что -нибудь железное - это будет такой кубик с ребром d ≈ 2 cм. В кубике Na атомов, и давайте считать, что они упакованы просто в кубическую решетку. Тогда на каждом ребре уложится примерно кубический корень из числа Авогадро (атомов). Расстояние между атомами:
a ≈ d / Na^(1/3) ≈ 2 * 10^(-10) м = 2 ангстрема.
Подавляющее большинство простых твердых веществ имеет кубическую решетку, иногда - с некоторыми вариациями, и постоянную решетки в несколько ангстрем.
❤1
🌑🌒🌓🌔🌕
Зачем мы собрались на Луну? Возможно, многие задаются этим вопросом. Например, за гелием!
Компания Bluefors, ведущий мировой производитель криогенных систем охлаждения для квантовых технологий, подписала соглашение о закупке до 10 000 литров гелия-3 в год у американской компании Interlune, занимающейся разработкой космических технологий добычи ресурсов. Согласно пресс-релизу Interlune, поставки запланированы на период с 2028 по 2037 год.
Это соглашение знаменует собой одно из первых коммерческих обязательств по обеспечению поставок гелия-3, редкого изотопа на Земле, но присутствующего в значительных количествах на Луне. По данным Interlune, гелий-3 был вынесен на лунную поверхность солнечным ветром и впервые обнаружен в образцах, полученных в рамках программы «Аполлон». В пресс-релизе о сделке гелий-3 описывается как важнейший материал для квантовых компьютеров и одно из самых ценных веществ, которые можно доставить из космоса.
Компания Bluefors является одним из крупнейших в мире потребителей гелия-3. Она использует его в своих криогенных холодильниках, которые охлаждают материалы до температур ниже 10 милликельвинов, близких к абсолютному нулю. При таких температурах кубиты в квантовых компьютерах могут работать с большей стабильностью и надежностью. Компания установила более 1500 криогенных холодильников и 15 000 криоохладителей по всему миру, что делает ее лидером рынка криогенных систем для квантовых технологий, физических исследований и биологических наук.
«Interlune обеспечит огромные объемы гелия-3, необходимые квантовой индустрии в ближайшие годы для стимулирования инноваций, коммерциализации и дальнейшего прогресса», — заявил основатель и генеральный директор Bluefors Роб Блаувгеерс в пресс-релизе. «Добыча большого количества гелия-3 на Луне помогает Bluefors создавать технологии охлаждения, которые еще больше раскроют потенциал квантовых вычислений. Квантовое будущее строится на технологиях охлаждения Bluefors, и Interlune теперь является важным партнером в этом будущем».
Этот импульс возникает по мере того, как квантовая индустрия приближается к коммерческому внедрению. Технологические гиганты, включая Google, IBM, Intel, Amazon и Microsoft, недавно сообщили о прогрессе в масштабировании квантовых компьютеров. Ожидается, что эти достижения ускорят рост спроса на гелий-3, необходимый для поддержания экстремально низких температур, требуемых для крупномасштабных квантовых операций.
Блюфорс заявил, что соглашение с компанией Interlune о поставках призвано стабилизировать цепочку поставок для квантовых вычислений и подготовиться к этому резкому росту спроса. Представители компании подчеркнули роль гелия-3 не только в квантовых вычислениях, но и в передовых физических экспериментах и специализированных медицинских приложениях.
Компания Interlune — одна из первых, кто стремится коммерциализировать ресурсы гелия-3, добываемого на Луне. Ее технология добычи описывается как более легкая, компактная и энергоэффективная по сравнению с конкурирующими концепциями, что снижает затраты как на транспортировку, так и на эксплуатацию на Луне. Компания также разрабатывает наземные системы для отделения гелия-3 от земных запасов газа, которые, по ее словам, обеспечат временный источник до начала полномасштабных лунных операций.
Зачем мы собрались на Луну? Возможно, многие задаются этим вопросом. Например, за гелием!
Компания Bluefors, ведущий мировой производитель криогенных систем охлаждения для квантовых технологий, подписала соглашение о закупке до 10 000 литров гелия-3 в год у американской компании Interlune, занимающейся разработкой космических технологий добычи ресурсов. Согласно пресс-релизу Interlune, поставки запланированы на период с 2028 по 2037 год.
Это соглашение знаменует собой одно из первых коммерческих обязательств по обеспечению поставок гелия-3, редкого изотопа на Земле, но присутствующего в значительных количествах на Луне. По данным Interlune, гелий-3 был вынесен на лунную поверхность солнечным ветром и впервые обнаружен в образцах, полученных в рамках программы «Аполлон». В пресс-релизе о сделке гелий-3 описывается как важнейший материал для квантовых компьютеров и одно из самых ценных веществ, которые можно доставить из космоса.
Компания Bluefors является одним из крупнейших в мире потребителей гелия-3. Она использует его в своих криогенных холодильниках, которые охлаждают материалы до температур ниже 10 милликельвинов, близких к абсолютному нулю. При таких температурах кубиты в квантовых компьютерах могут работать с большей стабильностью и надежностью. Компания установила более 1500 криогенных холодильников и 15 000 криоохладителей по всему миру, что делает ее лидером рынка криогенных систем для квантовых технологий, физических исследований и биологических наук.
«Interlune обеспечит огромные объемы гелия-3, необходимые квантовой индустрии в ближайшие годы для стимулирования инноваций, коммерциализации и дальнейшего прогресса», — заявил основатель и генеральный директор Bluefors Роб Блаувгеерс в пресс-релизе. «Добыча большого количества гелия-3 на Луне помогает Bluefors создавать технологии охлаждения, которые еще больше раскроют потенциал квантовых вычислений. Квантовое будущее строится на технологиях охлаждения Bluefors, и Interlune теперь является важным партнером в этом будущем».
Этот импульс возникает по мере того, как квантовая индустрия приближается к коммерческому внедрению. Технологические гиганты, включая Google, IBM, Intel, Amazon и Microsoft, недавно сообщили о прогрессе в масштабировании квантовых компьютеров. Ожидается, что эти достижения ускорят рост спроса на гелий-3, необходимый для поддержания экстремально низких температур, требуемых для крупномасштабных квантовых операций.
Блюфорс заявил, что соглашение с компанией Interlune о поставках призвано стабилизировать цепочку поставок для квантовых вычислений и подготовиться к этому резкому росту спроса. Представители компании подчеркнули роль гелия-3 не только в квантовых вычислениях, но и в передовых физических экспериментах и специализированных медицинских приложениях.
Компания Interlune — одна из первых, кто стремится коммерциализировать ресурсы гелия-3, добываемого на Луне. Ее технология добычи описывается как более легкая, компактная и энергоэффективная по сравнению с конкурирующими концепциями, что снижает затраты как на транспортировку, так и на эксплуатацию на Луне. Компания также разрабатывает наземные системы для отделения гелия-3 от земных запасов газа, которые, по ее словам, обеспечат временный источник до начала полномасштабных лунных операций.
❤2🤔1😎1
(продолжение)
Согласно планам компании, в этом десятилетии запланировано несколько лунных миссий, поддержанных контрактами с американскими правительственными агентствами. Помимо гелия-3, Interlune намерена добывать редкоземельные элементы, промышленные металлы и воду с Луны, закладывая основу для долгосрочной космической экономики.
В заявлениях правительства и промышленности гелий-3 описывается как один из самых ценных известных материалов. Его редкость на Земле делает масштабирование цепочек поставок для квантовых вычислений зависимым от новых источников. В настоящее время гелий-3 является одним из самых дорогих веществ в мире, его цена колеблется от 2000 до 15 000 долларов за литр, или около 150 000 долларов за грамм. Для сравнения, золото сейчас торгуется примерно по 120 долларов за грамм.
Заключив десятилетнее соглашение, Bluefors и Interlune стремятся снизить неопределенность для разработчиков квантовых систем, готовящихся к более широкому коммерческому внедрению.
Согласно планам компании, в этом десятилетии запланировано несколько лунных миссий, поддержанных контрактами с американскими правительственными агентствами. Помимо гелия-3, Interlune намерена добывать редкоземельные элементы, промышленные металлы и воду с Луны, закладывая основу для долгосрочной космической экономики.
В заявлениях правительства и промышленности гелий-3 описывается как один из самых ценных известных материалов. Его редкость на Земле делает масштабирование цепочек поставок для квантовых вычислений зависимым от новых источников. В настоящее время гелий-3 является одним из самых дорогих веществ в мире, его цена колеблется от 2000 до 15 000 долларов за литр, или около 150 000 долларов за грамм. Для сравнения, золото сейчас торгуется примерно по 120 долларов за грамм.
Заключив десятилетнее соглашение, Bluefors и Interlune стремятся снизить неопределенность для разработчиков квантовых систем, готовящихся к более широкому коммерческому внедрению.
👍2👌1
Гелий-3 - замечательное вещество!
Рассказать ли про него поподробнее?
Рассказать ли про него поподробнее?
Anonymous Poll
9%
Нет
63%
Да
28%
Да, и поскорее!
👍3
He-3 - вещество интересное, и рассказать о нем можно многое.
Поэтому - вопрос-ответ:
- Охарактеризуйте гелий-3 в одной фразе, если можно без вот этой всей сложной физики...
Без проблем: это самый редкий стабильный нуклид на Земле, при этом имеющий несколько очень полезных применений.
- Вот как! Действительно, самый редкий?
Абсолютно. Гелий-3 составляет одну миллионную долю от всего гелия, остальное - "обычный" гелий-4.
- Почему его так мало? И что значит "на Земле"?
У него просто нет способа образоваться. Почти весь гелий на Земле возник в процессе α-распада тяжёлых ядер. Так уж вышло, что α-частица - ядро гелия-4. Лёгкий нуклид же может образовываться только при β-распаде нестабильного трития, либо же в процессе некоторых ядерных реакций на Солнце. Те ничтожные количества гелия-3, которые есть на Земле, со временем улетучиваются в атмосферу.
- Какие свойства гелия-3 нас интересуют и как он применяется?
³Не + n → p + ³H + 764 кэВ;
Продукты реакции быстро летят, тритий ещё и распадается, поэтому происходит лавинная ионизация и импульс тока.
Преимущества такого детектора - нечувствительность к гамма излучению и долговечность из-за отличной инертности гелия. На эти детекторы приходится основное коммерческое использование изотопа (около 80% потребления в США).
²D + ³He →⁴He + p + 18,3 МэВ
Преимущество такой реакции — отсутствие выхода нейтронов, что делает реактор экологически чистым и безопасным, а также огромный выход энергии. Недостаток - высокая температура запуска, около 200 млн. градусов.
- Огромное количество применений, но где его взять, на Луне что ли искать?
Это очень интересная история за которой стоит последить! О получении и добыче поговорим в другой раз.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤2🦄2