Пришло время для дайджеста новостей!

В Китае запустили подземную лабораторию на рекордной глубине
Лаборатория находится на 2400 м под землей. И это не случайно: воздействие потока космических лучей в 100 млн раз меньше, чем на поверхности Земли, а также чрезвычайно низкий уровень радиации окружающей среды и концентрация радона.

Ученые выяснили, что первичные черные дыры можно использовать как накопители энергии
Китайские астрофизики подсчитали, что теоретически предсказанный класс сверхплотных объектов может выполнять роль аккумуляторов и ядерных реакторов, вырабатывающих гигаэлектронвольты электричества из окружающего пространства.

Российские учёные научились управлять свечением охлаждённых атомов
Физики обнаружили, что при охлаждении атомных структур до минус 273 °C можно управлять их свечением. Управление движением атомов при таких низких температурах открывает возможности для контроля свечения атомных ансамблей. Эти открытия могут применяться в разработке ячеек квантовой памяти.

🚱 Ученые Google преодолели утечку квантовой информации при квантовой коррекции ошибок

Ученые из компании Google проводят эксперименты со сверхпроводящими кубитами — трансмонами, которые могут обладать небольшими нелинейностями и вызывать коррелированные ошибки при вычислениях (когда один кубит перескакивает на невычислительное состояние и влияет на состояние других кубитов). Такого вида утечка по их заверениям вносит наибольший вклад в наличие логических ошибок. Поэтому именно ее ученые попытались скорректировать.
Исследователи из Google продемонстрировали поверхностный код коррекции ошибок, для которого утечка удаляется из всех кубитов в каждом цикле. Исследователи сообщают, что им удалось снизить число утечек данных в 10 раз (за время когда система находится в одном стабильном состоянии).

#ЦитатаДня
Много ли с нами физиков-теоретиков? Ставьте🔥

Сегодня мы расскажем вам удивительный факт из биографии великого Исаака Ньютона. Вряд ли в наш стремительный век кто-то из современных ученых последует подобному примеру 😉

Вы, возможно, думали, что мы уже рассказали про все типы ускорителей. А вот и нет – бывают еще ускорители-рекуператоры!

Ускоритель-рекуператор – это особый тип ускорителя, который может не только разогнать частицы, но и замедлить их. Обычно в физических экспериментах частицы разгоняют и сталкивают для того, чтобы получить какие-то новые частицы, которые ученые фиксируют и анализируют, а оставшийся пучок направляется в поглотитель и рассеивается. Но при работе с сильноточными пучками заряженных частиц большая часть их мощности остается в уже использованном пучке, и, получается, что рассеивать его нерационально, потому что эту мощность можно вернуть обратно в ускоритель, особым образом направив туда пучок.

Сейчас рекуператоры используются в основном для лазеров на свободных электронах, но разрабатываются и другие перспективные применения: в физике элементарных частиц, например, или при решении прикладных задач.

С помощью лазеров на свободных электронах (которые как раз работают на ускорителях-рекуператорах) можно питать спутники в космосе, обрабатывать различные поверхности, изучать и воздействовать на химические реакции и исследовать влияние терагерцового излучения на живые организмы.

#Ускорители

Создана динамически управляемая матрица из 16 полупроводниковых германиевых кубитов

Как и другие платформы для вычислений, масштабирование системы из сверхпроводящих кубитов упирается не только в создание больших массивов кубитов, но и в управление ими. Если подводить линию управления отдельно к каждому кубиту или связывать все подряд кубиты между собой, то схема становится очень громоздкой и сложно реализуемой. Исследователи из нидерландской компании QuTech разработали новый подход для управления спиновыми кубитами, вдохновленный классическими архитектурами с произвольным доступом, такими как DRAM (англ. dynamic random access memory — динамическая память с произвольным доступом).

Они создали чип с массивом из 4×4 квантовых точек на подложке из германия, которыми можно управлять с помощью напряжений по столбцам и строкам. Поэтому соединений между кубитами в такой схеме стало меньше, а, значит, масштабировать ее будет проще.

На Большом адронном коллайдере физики смогли увидеть несколько миллиардов столкновений за короткий промежуток времени

За пять недель октябрьской работы в 2023 году детектором Большого адронного коллайдера было зарегистрировано примерно 12 миллиардов столкновений между ядрами свинца! Достигнутый результат в 40 раз превышает общее количество столкновений частиц, которые были замечены с 2010 по 2018 год.

Благодаря модернизации время-проекционной камеры коллайдера удалось добиться непрерывного считывания данных. Ученые собрали результатов столкновений аж на 47,7 петабайта – достаточно информации, чтобы больше узнать о поведении кварк-глюонной плазме.

В России научились управлять работой мозга с помощью нанороботов

Еще совсем недавно нанороботы из фильмов «Мстители» или «Превосходство» казались исключительно атрибутом фантастического сюжета. Но ученые Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН (ИЦиГ) совместно с коллегами из Томского политехнического университета доказали, что наночастицы могут захватываться клетками нейронов в обонятельных луковицах носа. Ученым впервые в мире удалось показать, что простейшие нанороботы могут проникнуть внутрь нейронов, их перемещением по организму можно эффективно управлять с помощью переменного магнитного поля, и они способны влиять на активность клеток изнутри.

Результаты исследования могут быть применены в нескольких прикладных медицинских направлениях: во-первых, адресная доставка нанороботов в глубокие отделы головного мозга позволит лечить нейродегенеративные заболевания, а во-вторых, нанороботов можно использовать в качестве доставщиков лекарственных препаратов.

Следующая остановка на кубе – нерелятивистская квантовая механика. 🎲

В более привычном нам варианте – просто квантовая механика, уточнение “нерелятивистская” говорит о том, что скорости близкие к скоростям света в ней не рассматриваются. Зато рассматриваются явления, которые возникают на очень маленьких масштабах – атомных и субатомных.

Появление этой теории в конце 19 века перевернуло мировоззрение физиков с ног на голову, а принятие ее за рабочую теорию длилось больше 25 лет! В то время ученым казалось, что научные знания способны объяснить любое явление природы и достигли своего предела.

Всё началось с прогулки Макса Планка со своим сыном 14 декабря 1900 года (это ровно 123 года назад!), во время которой ученый предположил, что совершил важнейшее открытие. В тот же день он прочел перед Немецким физическим обществом в Берлине лекцию об открытом им законе, который смог точно описать излучение нагретого тела. До Планка не было единой теории, которая позволяла бы описать это излучение во всем диапазоне длин волн и, несмотря на то, что он решал чисто математическую задачу по нахождению формулы и коэффициента (который был назван в его честь – постоянной Планка, именно она и отложена по оси куба), позволяющих описать закон излучения, его решение заставило пересмотреть существующие физические теории. Планк сообщил, что излучение может испускаться только определенными порциями — квантами

Со временем ученые продвинулись в исследовании атома, и экспериментальное открытие электронов Джозефом Томсоном вызвало огромный интерес к устройству внутриатомного мира. И вскоре мир узнал о планетарной модели атома Эрнеста Резерфорда…

Продолжение истории – в следующих постах!📝

#Куб_Зельманова

Хотим поделиться с вами знаменитым афористичным высказыванием великого английского физика сэра Исаака Ньютона.

Уильям Томсон однажды вынужден был отменить свою лекцию и написал на доске: «Professor Tomson will not meet his classes today» (Профессор Томсон не сможет встретиться сегодня со своими учениками). Студенты решили подшутить над профессором и стерли букву «с» в слове «classes». На следующий день, увидев надпись, Томсон не растерялся, а, стерев еще одну букву в том же слове, молча ушел.

«Classes» – классы, «lasses» – любовницы, «asses» – ослы.

Пришло время для дайджеста новостей!

«Вояджер-1» прекратил передачу данных на Землю
Зонд не может отправлять ученым данные. Причина сбоя кроется в блоке формирования телеметрии, который мог зависнуть. Попытка перезапуска системы результата не дала, на решение проблемы может уйти несколько недель.

Физики разработали первую квантовую схему с логическими кубитами
С помощью технологии оптического пинцета ученым удалось связать не отдельные атомы, а целые молекулы в особое квантовое состояние запутанности. Квантовые компьютеры с кубитами на основе молекул могут стать естественной средой для так называемых кутритов, у которых, в отличие от кубитов, имеется не два, а три возможных состояния.

РЖД планирует увеличить протяженность квантовой сети свыше 3,2 тысячи километров до конца 2023 года
Квантовая сеть объединит Москву, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Казань и другие крупные города России. А к концу 2024 года планируется расширение протяженности квантовой сети до 7 тысячи километров.

Российские ученые запустили спутниковую систему связи квантового распределения ключей между РФ и КНР

Команде ученых из Университета МИСиС, Российского квантового центра и компании «КуСпэйс Технологии» впервые в России удалось передать информацию по защищенному квантовому каналу между Россией и Китаем на расстояние 3,8 тысяч километров. Мы раньше писали об успешных запусках системы, а теперь о результате всей работы можно подробно прочесть на Arxiv.org.

Передать оптический сигнал на такое большое расстояние без дополнительных ретрансляторов возможно, если вместо оптоволокна использовать открытое пространство и спутник, который находится на околоземной орбите — в работе физики задействовали спутник «Мо-цзы» и смогли отправить изображение размером 256 на 64 пикселя из наземной станции в Звенигороде в Наньшань и принять зашифрованное изображение из Наньшань в Звенигороде.

Перед тем как проводить эксперимент, ученые построили его модель и попробовали предсказать как, например, от положения спутника будет зависит скорость передачи или уровень ошибок. После этого они разработали и собрали наземную станцию, настроили стабильный оптический канал со спутником, и смогли распределить секретный ключ, устойчивый к перехвату. Помимо устойчивости к разным атакам важно следить за тем, какой длины ключ удается получить после всех постобработок — в эксперименте длина секретного ключа составила 310 килобит, а для ее расчета авторы разработали новый метод.

Подход, который удалось реализовать в этой работе, позволит повысить скорость передачи данных с помощью систем квантового распределения ключей на большие расстояния.

Таким интересным наблюдением поделился академик М.А. Марков в своем выступлении на конференции по теме ускорителей в 1968.

🐱Гении тоже любят кошек! Но не всегда любят, когда кошки отвлекают их от науки. Сегодня мы расскажем вам про Исаака Ньютона и его отношения с кошками.

Для того, чтобы усилить излучение в лазере обычно используют два зеркала, между которыми свет многократно отражается и через одно из них выходит наружу. Это самая простая конструкция резонатора — одного из трех основных элементов лазера (о двух других мы скажем дальше). Получается, что для резонатора достаточно просто двух отражающих поверхностей, которые будут обращены друг к другу.

Физики из Люблянского университета предположили, что такие поверхности можно найти внутри мыльного пузыря. Делать стабильные и маленькие пузыри — размером меньше сантиметра — ученые уже научились, поэтому собрать из них лазер оказалось вполне реально.

Чтобы усиливать излучение помимо резонатора необходимо это излучение откуда-то взять. Например, можно использовать внешний источник света (это уже вторая составляющая лазера). В случае с мыльным пузырем достаточно облучить его светом определенной длины волны. Остается третий элемент — активная среда лазера. В ней и рождаются дополнительные фотоны, которые делают выходной пучок интенсивным. За счет того, что они много раз отражаются от зеркал и много раз проходят активную среду, удается получать высокие выходные мощности. Но в случае с мыльным пузырем остается вопрос — как заполнить внутренность пузыря активной средой? Ученые придумали следующее: они добавляли флуоресцентный краситель в смесь для приготовления пузырей. При попадании фотона на такой краситель происходит переизлучение света и суммарно при каждом отражении фотонов становится больше, а пузырь начинается светиться сильнее.

Кстати, на картинке видно, что весь процесс происходит в каком-то из сечений пузыря и потом свет от него собирается линзой для того, чтобы измерять его мощность и спектр. Как и ожидалось, спектр излучения сильно зависит от свойств пузыря — его малейшая деформация из-за изменения давления или других факторов может быть зарегистрирована с высокой точностью (точность измерения давления доходила до 0,001% от атмосферного). Поэтому такой лазер можно применять как очень точный сенсор для разного типа задач.