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
Давайте сделаем срез мнений по теме программирования с помощью ИИ:
Пользуетесь вайбкодингом? Осваиваете Codex или что-то аналогичное?
Пользуетесь вайбкодингом? Осваиваете Codex или что-то аналогичное?
Anonymous Poll
21%
Конечно, ежедневно использую в рабочих проектах и не только
16%
Пару раз пробовал(а), не зашло, пишу только самостоятельно
21%
Я далеко от разработки софта, поэтому мне неактуально
13%
Чат-жпт пользуюсь, но в виде ко-пайлота мне неудобно\не нравится
16%
Прогать ненавижу, поэтому конечно спихиваю эти задачи
11%
Я вообще не в курсе, о чем речь
3%
ИИ - зло! Не пользуюсь и никому не советую
❤2👍2👨💻1
Спасибо всем, кто голосовал 🤝
Опрос уже вполне успел настояться, но впрочем, большой интриги не ожидалось: широкая палитра мнений как нельзя лучше иллюстрирует неоднозначность и многоплановость всего того, что мы называем ИИ, AGI, копайлоты, агенты и иже с ними.
Позволим себе осторожно утверждать, что реальный ландшафт применения ИИ ещё неясен, многое будет зависеть как от дальнейшего технического прогресса, так и от применяемой государствами регуляции, особенно в сфере образования и научной публицистики.
Что до программирования, здесь тенденции более выражены: очень многие уже регулярно кодят, прибегая к помощи железных мозгов. Хорошо это или плохо, также сказать трудно. На короткой дистанции повышается производительность, однако, не исключено, что вдолгую сработают немного другие правила. Большие художники и музыканты, как мы знаем, вырастают из среды сотен и тысяч талантов поменьше, и если лучшие побеги лишаются соков от мощного корня, им крайне сложно расцвести в полную силу. Сработает ли такая злая штука (и шутка) с вайб-кодингом - покажет только время.
Опрос уже вполне успел настояться, но впрочем, большой интриги не ожидалось: широкая палитра мнений как нельзя лучше иллюстрирует неоднозначность и многоплановость всего того, что мы называем ИИ, AGI, копайлоты, агенты и иже с ними.
Позволим себе осторожно утверждать, что реальный ландшафт применения ИИ ещё неясен, многое будет зависеть как от дальнейшего технического прогресса, так и от применяемой государствами регуляции, особенно в сфере образования и научной публицистики.
Что до программирования, здесь тенденции более выражены: очень многие уже регулярно кодят, прибегая к помощи железных мозгов. Хорошо это или плохо, также сказать трудно. На короткой дистанции повышается производительность, однако, не исключено, что вдолгую сработают немного другие правила. Большие художники и музыканты, как мы знаем, вырастают из среды сотен и тысяч талантов поменьше, и если лучшие побеги лишаются соков от мощного корня, им крайне сложно расцвести в полную силу. Сработает ли такая злая штука (и шутка) с вайб-кодингом - покажет только время.
👍2👌1
⚛️ Электронная система сверхпроводника ⚛️
📚 Часть 6 - Эта сложная, но очень полезная теория БКШ
(📚 Ранее - Часть 5)
Теория достаточно объемна, поэтому нам придется пройтись "по верхам".
Итак, чтоб объяснить сверхпроводимость, Бардин, Купер и Шриффер делают ряд ключевых предположений
- Образование пар из "электронов" с противоположными волновыми векторами k и -k, а также противоположно направленными спинами - энергетически выгодно, потому как эти пары начинают подчиняться общей бозонной статистике. Это предположение явно выражено в том виде Гамильтониана, который выбрали БКШ, и он называется - сюрприз - гамильтонианом БКШ (см. вставку 1).
- Этот выигрыш по энергии - обозначим его V(k,k') - возникает из за притягивающего взаимодействия отдельных электронов, распространяющегося посредством фононов - или квантов (квазичастиц) колебаний ионного остова в кристалле (то есть, кристаллической решетки).
- Как хорошо известно - и было известно задолго до теории БКШ - у фононного спектра в любом твердом теле есть высокочастотная отсечка, так называемая дебаевская частота, W_d. Поэтому, возможные частоты фононов, дающих вклад в упомянутое притягивающее взаимодействие, лежат в диапазоне от 0 до W_d. При грубом рассмотрении, можно считать, что энергия постоянная и не зависит от частоты фонона, то есть, V(k,k') = -V, но в любом случае нужно учесть отсечку. Важно понять, что вид взаимодействия может описать притяжение любых электронов, но сильнее всего притягиваются только электроны с противоположными импульсами, и за счет этого пары (именно такие, которые мы описали) начинают "взаимодействовать", то есть в итоге испытывать конденсацию.
- Задача сводится к поиску основного состояния гамильтониана БКШ. Для этого, сначала нужно предложить какой то анзац (подстановку) для формальной записи основного состояния. БКШ предложили красивую форму записи такого состояния, в которой каждая пара находится в одинаковой с другими суперпозиции состояний "вакуум" + "одиночная пара", см. вставку 2. То есть, все пары одновременно существуют и нет, при этом находясь в одной и той же суперпозиции - согласитесь, трудно придумать что-то более квантовое, чем это! В этом выборе - также существенная часть оригинальности идеи: проницательность авторов проявилась здесь в полной мере.
- Далее в дело вступает довольно формальная математика. Авторы используют вариационный принцип для поиска точных параметров основного состояния и его энергии. Записывая среднее для энергии основного состояния, они ищут ее минимум методом множителей Лагранжа, налагая при этом ограничение на полное количество частиц в кристалле - в самом деле, в типичном металле оно конечно и равно, например, N_0, порядок этого числа хорошо известен. (Смотрите наши прошлые публикации про число Авогадро).
Этот вариационный поиск позволяет объяснить "все и сразу":
1) Он дает точное выражение для спектра возбуждений отдельных электронов (не пар), который четко показывает наличие энергетической щели Δ - меньше этой энергии потратить невозможно, система просто не имеет соответствующих возбужденных состояний.
2) Квазичастицы оказываются вполне фермиевскими "электронами", поэтому пользуясь стандартной статистикой Ферми-Дирака, можно обобщить результат варьирования на случай конечной температуры, и что самое главное - получить точное выражение для критической температуры Тс:
2Δ = 3.52 kTc (k - постоянная Больцмана),
и разные другие правильные закономерности, о которых мы поговорим уже в следующий раз.
Продолжение следует...
📚 Часть 6 - Эта сложная, но очень полезная теория БКШ
(📚 Ранее - Часть 5)
Теория достаточно объемна, поэтому нам придется пройтись "по верхам".
Итак, чтоб объяснить сверхпроводимость, Бардин, Купер и Шриффер делают ряд ключевых предположений
- Образование пар из "электронов" с противоположными волновыми векторами k и -k, а также противоположно направленными спинами - энергетически выгодно, потому как эти пары начинают подчиняться общей бозонной статистике. Это предположение явно выражено в том виде Гамильтониана, который выбрали БКШ, и он называется - сюрприз - гамильтонианом БКШ (см. вставку 1).
- Этот выигрыш по энергии - обозначим его V(k,k') - возникает из за притягивающего взаимодействия отдельных электронов, распространяющегося посредством фононов - или квантов (квазичастиц) колебаний ионного остова в кристалле (то есть, кристаллической решетки).
- Как хорошо известно - и было известно задолго до теории БКШ - у фононного спектра в любом твердом теле есть высокочастотная отсечка, так называемая дебаевская частота, W_d. Поэтому, возможные частоты фононов, дающих вклад в упомянутое притягивающее взаимодействие, лежат в диапазоне от 0 до W_d. При грубом рассмотрении, можно считать, что энергия постоянная и не зависит от частоты фонона, то есть, V(k,k') = -V, но в любом случае нужно учесть отсечку. Важно понять, что вид взаимодействия может описать притяжение любых электронов, но сильнее всего притягиваются только электроны с противоположными импульсами, и за счет этого пары (именно такие, которые мы описали) начинают "взаимодействовать", то есть в итоге испытывать конденсацию.
- Задача сводится к поиску основного состояния гамильтониана БКШ. Для этого, сначала нужно предложить какой то анзац (подстановку) для формальной записи основного состояния. БКШ предложили красивую форму записи такого состояния, в которой каждая пара находится в одинаковой с другими суперпозиции состояний "вакуум" + "одиночная пара", см. вставку 2. То есть, все пары одновременно существуют и нет, при этом находясь в одной и той же суперпозиции - согласитесь, трудно придумать что-то более квантовое, чем это! В этом выборе - также существенная часть оригинальности идеи: проницательность авторов проявилась здесь в полной мере.
- Далее в дело вступает довольно формальная математика. Авторы используют вариационный принцип для поиска точных параметров основного состояния и его энергии. Записывая среднее для энергии основного состояния, они ищут ее минимум методом множителей Лагранжа, налагая при этом ограничение на полное количество частиц в кристалле - в самом деле, в типичном металле оно конечно и равно, например, N_0, порядок этого числа хорошо известен. (Смотрите наши прошлые публикации про число Авогадро).
Этот вариационный поиск позволяет объяснить "все и сразу":
1) Он дает точное выражение для спектра возбуждений отдельных электронов (не пар), который четко показывает наличие энергетической щели Δ - меньше этой энергии потратить невозможно, система просто не имеет соответствующих возбужденных состояний.
2) Квазичастицы оказываются вполне фермиевскими "электронами", поэтому пользуясь стандартной статистикой Ферми-Дирака, можно обобщить результат варьирования на случай конечной температуры, и что самое главное - получить точное выражение для критической температуры Тс:
2Δ = 3.52 kTc (k - постоянная Больцмана),
и разные другие правильные закономерности, о которых мы поговорим уже в следующий раз.
Продолжение следует...
❤1👍1
Чтоб чуть разрядить обстановку, дадим качественное и красивое описание, при этом очень близкое к реальности:
Подслушано недавно у одного известного и квалифицированного теоретика.
Вы скажете, что это ничего не объясняет - и будете правы
😁🙈😳
Сверхпроводимость - это бозе-конденсат куперовских пар, обладающий сверхтекучестью заряда.
Подслушано недавно у одного известного и квалифицированного теоретика.
😁🙈😳
😁2🤯1🤓1
На фото - одна из возможных архитектур сверхпроводникового квантового процессора. Такие чипы делала группа из университета Цюриха (а не Дельфт, спасибо подписчикам за уточнение) лет 7-8 назад, если не изменяет память.
Вся микросхема выполнена на чипе из высокоомного кремния (темные области) и сверхпроводника (светло-серые\раскрашенные области).
Дабы вы могли слегка почувствовать, что здесь имеется и зачем, постараемся кратко пояснить тип и назначение элементов.
🟥 - красными крестиками обозначены собственно кубиты. Здесь используется один из вариантов кубитов, называемый трансмон. Трансмон состоит из емкостного электрода (он как раз раскрашен цветом) и ооооочень маленького джозефсоновского контакта, который на этом увеличении никак не увидеть, но он есть. Как видим, на схеме насчитывается 8 кубитов;
🟦 (голубой, на самом деле) - тонкими проводочками раскрашены считывающие копланарные резонаторы, каждый из которых связан со своим кубитом;
🟩 - тоже резонаторы, необходимые для дополнительной фильтрации и угнетения распада кубитов в считывающую линию;
🟨 - считывающие копланарные линии (не резонаторы, но связаны с ними через фильтры);
🟧 - связующие элементы типа резонаторов, каждый из которых обеспечивает взаимодействие двух соседних кубитов;
🟪 - линии управления по напряжению (иногда называемые XY);
🟦 (темно синий, на этот раз 🫠) - линии потокового контроля (иногда называемые Z линиями);
Всё светло-серое, включая "темненькую сеточку" между элементами - это "земля", то есть, нулевой потенциал по отношению к разным сигналам, посылаемым на схему. Светлые прожилки на "сеточке" - это перфорированный электрод земли. Это нужно для подавления крипа и пиннинга сверхпроводниковых вихрей Абрикосова при управлении кубитами, либо при подаче внешнего магнитного поля.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤3🤯1👌1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Минутка классической электродинамики
🌪
На гифке - залипательный эксперимент по торможению маятника из плоской металлической пластины при попадании в поле постоянного магнита.
Какое же физическое явление приводит к почти мгновенному затуханию колебаний?
🤔 🤔 🤔
Предлагайте варианты в комментариях!
На гифке - залипательный эксперимент по торможению маятника из плоской металлической пластины при попадании в поле постоянного магнита.
Какое же физическое явление приводит к почти мгновенному затуханию колебаний?
Предлагайте варианты в комментариях!
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👏2⚡1
Вихревые токи (токи Фуко; eddy currents, англ.) - токи, возникающие в металле как отклик на изменение магнитного поля в нем.
Токи Фуко имеют индукционную природу, поэтому аналогично току в соленоиде, создают собственное поле, препятствующий изменению магнитного потока, которое их вызвало.
В случае с пластиной-маятником, влетающей в зазор постоянного магнита, собственное поле магнита начинает взаимодействовать с полями от возникающих вихревых токов. Направление воздействия можно определить при помощи правила левой руки - оставим это в качестве небольшого упражнения заинтересованным читателям. Как итог - очень быстрое демпфирование колебаний, которое мы и наблюдали на гифке в прошлом посте.
Всем успехов и отличных выходных!
👋
Токи Фуко имеют индукционную природу, поэтому аналогично току в соленоиде, создают собственное поле, препятствующий изменению магнитного потока, которое их вызвало.
В случае с пластиной-маятником, влетающей в зазор постоянного магнита, собственное поле магнита начинает взаимодействовать с полями от возникающих вихревых токов. Направление воздействия можно определить при помощи правила левой руки - оставим это в качестве небольшого упражнения заинтересованным читателям. Как итог - очень быстрое демпфирование колебаний, которое мы и наблюдали на гифке в прошлом посте.
Всем успехов и отличных выходных!
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍2❤1
Дайджест новостей в области сверхпроводящих квантовых вычислений за последние пару месяцев.
Приоритетное внимание сфокусировано на аппаратном обеспечении, развертывании квантовых вычислителей и развитии сопутствующей инфраструктуры.
1. ЕС поддерживает консорциум SUPREME, выделяя 50 млн евро на промышленное внедрение сверхпроводящих квантовых технологий
Совместное предприятие ЕС по разработке чипов и национальные фонды выделили консорциуму SUPREME в общей сложности 50 миллионов евро для продвижения сверхпроводящих квантовых устройств (включая чипы) к более высокой производственной и технологической готовности, начало работ запланировано на начало 2026 года. Ключевым практическим аспектом является масштабирование процессов изготовления, а также комплекты для проектирования процессов и совместные пилотные запуски, что может сделать разработку сверхпроводящего оборудования более доступной для европейских компаний.
2. Проект Euro-Q-Exa запущен в Германии с использованием 54-кубитной сверхпроводящей системы IQM
Проект запущен в Лейбницком суперкомпьютерном центре (LRZ) в Мюнхене/Гархинге, используя платформу Radiance от IQM и 54 сверхпроводящих кубита, интегрированных непосредственно с высокопроизводительной вычислительной средой SuperMUC-NG. Проект позиционируется как шаг к укреплению суверенитета и наращиванию потенциала, ожидается, что развертывание будет расширено за счет модернизации до 150 кубитов к концу 2026 года для гибридных квантово-высокопроизводительных вычислительных процессов.
3. Тайваньская Академия Синика представила 20-кубитный сверхпроводящий квантовый компьютер
Академия Синика объявила о разработке в стране 20-кубитного сверхпроводящего квантового компьютера, назвав его важной вехой после предыдущей 5-кубитной системы в 2023 году и шагом к более масштабному производству чипов на Тайване. В сообщении также подчеркиваются улучшения в производстве на 8-дюймовой платформе и существенное увеличение времени когерентности кубитов (сообщается о достижении 530 микросекунд), что важно для стабильности и более длительных вычислений.
4. Компания Rigetti получила заказ на сумму 8,4 млн долларов от индийского C-DAC на 108-кубитную сверхпроводящую систему
Rigetti через свою индийскую дочернюю компанию получила заказ на 8,4 млн долларов на поставку 108-кубитной системы индийскому центру развития продвинутых вычислений C-DAC для развертывания на территории Бангалора. В публикации подчеркивается чиплетная сверхпроводящая архитектура компании Rigetti и собственная технология изготовления/управления, что отражает продолжающуюся тенденцию к модульному масштабированию и суверенным национальным установкам.
5. QuantWare анонсировала VIO-40K, архитектуру сверхпроводящих QPU для масштабирования, ориентированную на процессоры с 10 000 кубитами
QuantWare представила VIO-40K, архитектуру сверхпроводящих QPU на основе 3D/чиплетов, которая, по ее словам, позволяет создавать процессоры с 10 тысячами кубитов. Решение позиционируется как прямой способ устранения проблем с проводкой и вводом-выводом при масштабировании сверхпроводящих систем. Компания также объявила о планах по созданию фаб-центра Kilofab в Делфте (запуск запланирован на 2026 год) для массового производства этих процессоров. Это свидетельствует об усилении стремления к созданию производственной инфраструктуры сверхпроводящего оборудования.
6. Сверхпроводящие кубитные устройства Qolab были развернуты в израильском IQCC
Компания Quantum Machines объявила, что Израильский центр квантовых вычислений (IQCC) стал первым учреждением, развернувшим сверхпроводящее кубитное устройство Qolab, и это сотрудничество позиционируется как шаг к созданию более надежного и масштабируемого сверхпроводящего оборудования для исследователей. В объявлении также отмечаются планы доступа к облаку через IQCC и подчеркивается интеграция в многомодальную квантовую среду + высокопроизводительные вычисления, которая все чаще становится операционной моделью для национальных и региональных центров.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍1👀1😎1
Ах да - рассказываем про добычу гелия-3, как ранее и обещали.
Сразу по сути вопроса - никакой "добычи" и в помине нет ))) в привычном смысле этого слова.
Запасы в земной коре совершенно ничтожны, поэтому единственный осмысленный способ - накопление нуклида как побочного продукта, возникающего в ядерном цикле производства трития (изотоп водорода-3).
Тритий довольно радиоактивен, период полураспада около 12 лет. Основной канал его распада - бета-распад, и как раз с образованием иона гелия-3.
Тритий можно производить только на ядерных реакторах при нейтронном облучении лития-6 - отсюда исключительная дороговизна.
А вот в космическом пространстве тритий, и соответственно, гелий-3, образуются естественным путем при соударении частиц космического излучения с ядрами различных материалов.
И тут в дело вступает гениальная идея - давайте привезем из космоса то, чего нет на Земле.
Interlune - это стартап из Сиэтла, основанный бывшими руководителями Blue Origin. Их главная цель - промышленная добыча лунных ресурсов, в частности, гелия-3. Проект опирается на запатентованную систему сбора, которая "в 10 раз эффективнее по энергопотреблению, чем традиционные методы термической экстракции летучих веществ из реголита".
Процесс добычи разделен на четыре основных этапа:
⚗️ Сепарация. Извлеченные газы проходят через криогенное разделение на пилотной установке, чтобы изолировать Гелий-3 от Гелия-4 и других примесей.
Дорожная карта миссий:
2025 - Разведка: запуск мультиспектральной камеры на борту ровера FLIP от Astrolab для картирования концентрации гелия-3. Ещё не состоялся, though 🧐
2027 - Прототип: демонстрационная миссия для проверки технологии экстракции в условиях Луны.
2029 - Пилотный завод: cоздание маломасштабного производства и доставка первых партий гелия-3 на Землю для таких клиентов, как Bluefors и Министерство энергетики США.
О сотрудничестве Bluefors и Interlune мы писали ранее ⬆️
На сегодняшний день компания Interlune привлекла более $23 млн инвестиций для реализации своей миссии. Основная часть средств была получена в ходе раунда посевного финансирования в 2024 году, в начале 2026 года компания привлекла дополнительные средства.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍3😎1
Сверхпроводниковый кубит - это электрическая цепь из сверхпроводниковых компонентов, которая работает в квантовом режиме. Что это значит?
После охлаждения сверхпроводника много ниже критической температуры все одночастичные (некогерентные) возбуждения вытесняются выше сверхпроводящей щели (несколько десятков ГГц по частоте), и самыми низкоэнергетичными оказываются коллективные колебания конденсата, обусловленные обычными емкостями и индуктивностями, которые имеются в структуре. Можно назвать эти колебания плазменными модами. Именно эти моды и используются для последующего кодирования квантовой информации.
После охлаждения сверхпроводника много ниже критической температуры все одночастичные (некогерентные) возбуждения вытесняются выше сверхпроводящей щели (несколько десятков ГГц по частоте), и самыми низкоэнергетичными оказываются коллективные колебания конденсата, обусловленные обычными емкостями и индуктивностями, которые имеются в структуре. Можно назвать эти колебания плазменными модами. Именно эти моды и используются для последующего кодирования квантовой информации.
❤3🆒2