Хотим поделиться с вами жизненным кредо российско-британского физика Константина Сергеевича Новоселова. Возможно, ученые, подписанные на наше сообщество, узнают в нем себя.

Разработана компактная и точная электрооптическая частотная гребенка

Команда ученых из Китая, США и Швейцарии разработала компактную сверхширокополосную электрооптическую частотную гребенку, которая используется для измерения интервалов между оптическими частотами.

Она позволяет работать в диапазоне 450 нм, что превышает возможности современных электрооптических частотных гребенок. Такой широкой полосы удалось добиться благодаря использованию двух оптических и микроволнового полей. Помимо этого, встроенный волноводный резонатор на основе танталата лития позволяет снизить воздействие помех между световыми волнами, обеспечивая плавную и постоянную генерацию частотной гребенки.

Размеры устройства составляют всего 1 на 1 см^2. Благодаря компактным габаритам такие гребенки могут лечь в основу разработки множества полезных датчиков, например спектрометров для анализа вдыхаемого воздуха или средств неинвазивного исследования состава крови. Также они могут использоваться в смартфонах и прочих гаджетах.

Пришло время для дайджеста новостей!

Обнаружен ферромагнетизм в трехслойном скрученном графене
Возникший аномальный эффект Холла в графене продемонстрировал магнитный гистерезис, нечувствительность к деформациям образца и нарушение углов поворота.

Разработан метод получения наноразмерных хранилищ информации
Физики из ИТПМ ДВФУ разработали метод изготовления магнитных «наномедуз», которые можно использовать для создания накопителей и хранилищ данных. Новый подход позволяет получать миллиарды нанопроволок нужной формы за короткий срок.

Ученые расшифровали природу аномалий в структуре жидкой сурьмы
В расплаве металла были обнаружены связанные цепочки атомов, которые определяют ряд уникальных физических свойств сурьмы.

Quantinuum демонстрирует первый прототип топологического кубита

Традиционный подход к созданию квантовых вычислителей использует коды коррекции ошибок, возникающих в «шумных» кубитах. Альтернативой ему может стать создание изначально устойчивых к внешним воздействиям кубитов, находящихся в топологическом «неразрушаемом» состоянии. Большая группа ученых из Quantinuum, Калтеха и Гарварда утверждает, что ей удалось собрать первый такой кубит.

С использованием 56-кубитного ионного процессора H2-1 исследователи впервые создали и изучили устойчивое топологическое состояние, известное как Z3 Toric Code. Следующая цель ученых — создание набора гейтов для выполнения квантовых алгоритмов в топологическом процессоре.

В трехслойном графене возник аномальный эффект Холла 
 
В случаях, когда проводник помещают в поперечное магнитное поле, в нем возникает эффект Холла. Но в зависимости от материала проводника или типа магнитного поля эффект проявляется по-разному. 

Ученым известно, что в двухслойном графене может возникать аномальный эффект Холла. Но в этом случае нарушается симметрия молекулярной структуры графена, поэтому недавно группа физиков из США, Канады и Японии решила провести исследование и узнать, будет ли он возникать в структуре трехслойного графена.

Слои экспериментального образца ученые повернули относительно каждого на магический угол 1,8 градуса. Вскоре они заметили, что между парами слоев образовавшиеся муаровые решетки спонтанно нарушили молекулярную симметрию образца и изменили его топологию, что привело к возникновению аномального эффекта Холла.

Физики проверили ферромагнитные свойства образца, а также выявили устойчивость эффекта Холла к деформациям слоев графена и нарушению угла скручивания. Они предположили, что ферромагнетизм в материале имеет орбитальное происхождение, а не только спиновое. 

В 2019 году шотландские ученые первыми в мире сфотографировали запутанные фотоны в момент неопределенности их физических состояний.

Согласно шутке, на этой фотографии можно увидеть глаз кота Шредингера, что отсылает к известному мысленному эксперименту Эрвина Шредингера, который, кстати, является автором термина «квантовая запутанность».

Ученые из Китая и США продемонстрировали квантовый аналог двигателя Стирлинга на ионном кубите и повысили его эффективность

Физики заставили работать ультрахолодный ион кальция по циклу Стирлинга аналогично тепловой машине, поместив ион в ловушку и облучив двумя лазерами с разными длинами волн. Цикл Стирлинга — это термодинамический процесс работы, состоящий из двух изотерм и двух изохор, по которому выполняется механическая работа за счет контакта с двумя тепловыми резервуарами разных температур. А в случае эксперимента функцию тепловых резервуаров выполняли два лазера.

В процессе поглощения тепла физики обнаружили колебания, которые были вызваны флуктуациями населенности уровней. Чтобы избавиться от колебаний, ученые ввели управляемую дефазировку ионного кубита и смогли повысить эффективность квантового двигателя с 18 до 20 %.

По мнению авторов работы, их квантовый аналог двигателя Стирлинга поможет в подробном изучении квантовой термодинамики. 

В ДВФУ разработали метод получения наноразмерных хранилищ информации

Ученые разработали «наномедузы», которые можно использовать для создания компактных хранилищ данных и увеличения плотности записи информации.

Метод получения наноразмерных хранилищ заключается в многоступенчатом изготовлении магнитных никелевых «наномедуз» — наноструктур особой формы с использованием двухслойных пористых шаблонов из оксида алюминия. Такие шаблоны позволяют комбинировать в одной пластине поры различного диаметра, которые помогают выращивать внутри шаблона нанопроволоку, нанотрубки и нанопружины. Они используются в качестве носителей информации, на которые можно записывать данные, как, например, на аудио- и видеокассеты.

При помощи электроосаждения ученым удалось добиться того, что поры шаблона под действием электрического тока могут принимать необходимую конфигурацию. Это позволяет получать миллиарды нанопроволок нужной формы за считаные минуты.

Каждая «наномедуза» занимает порядка 300 нанометров на чипе, а ее емкость внутри нее может быть размером несколько тысяч бит.

Самое большое в мире полностью запутанное состояние с 50 кубитами

Стартап Quantinuum поставил новый рекорд по точности приготовления GHZ-состояния. Новый рекорд более чем в два раза превышает достижение Atom Computing и Microsoft, продемонстрированное месяцем ранее. Точность состояния c 50 полностью запутанными кубитами (GHZ-состояние) в ионном процессоре H2-1 превысила 99%.

Мы попросили руководителя научной группы «Масштабируемые ионные квантовые вычисления» Российского квантового центра Илью Семерикова прокомментировать эту новость.

«Достижение Quantinuum впечатляет. Особенно важным мне кажется получение достоверности двухкубитной операции более 99,9% в реальном эксперименте на масштабируемой архитектуре. В этом смысле вопрос вычислителя на сотни кубит с такой достоверностью двухкубитных операций теперь вопрос времени. Я бы ожидал, что это произойдет в течение нескольких лет. При этом, насколько я понимаю, сотни кубит с такой достоверностью уже нельзя просимулировать на классическом компьютере. А значит, это достижение открывает дорогу к практическому квантовому превосходству. Теперь дело за алгоритмистами. Нужно придумать алгоритм, учитывающий достоинства этой машины — высокую достоверность двухкубитных операций и полную связность», — отметил Семериков.

Расшифрована структура жидкой сурьмы и природа ее структурных аномалий

Ученые Института физики Казанского федерального университета провели ряд квантово-химических расчетов и смоделировали расплавленную сурьму. По результатам моделирования они смогли обнаружить связанные в течение долгого времени цепочки атомов, которые могут определять уникальные физические свойства этого материала.

Цепочки атомов представляют собой триплеты – атомные «тройки», у которых центры масс располагаются в вершинах прямоугольных треугольников. Из триплетов образуются еще более крупные соединения, которые вызывают аномальные структурные особенности сурьмы. Именно они были обнаружены физиками в экспериментах по нейтронной и рентгеновской дифракции.

Результаты исследования физиков из Казани возможно применить при разработке новых материалов с уникальными физико-химическими свойствами.

В Кремле состоялась церемония вручения премий Президента в области науки и инноваций для молодых ученых

🏅В преддверии Дня российской науки трое молодых ученых были удостоены звания лауреата премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых. Лауреатами премии стали коллеги из различных областей науки: животноводство, СВЧ-радиоэлектроника и материалы для обеспечения космической безопасности.

Президент России Владимир Путин предложил создать специальную экспозицию на площадке Национального центра «Россия», чтобы ее посетители могли познакомиться с достижениями исследователей нашей страны и поздравил ученых:

«Хотел бы от души поздравить вас с предстоящим праздником и прошу передать слова самой искренней благодарности вашим школьным учителям — с этого все начинается, преподавателям и профессорам, научным руководителям, коллегам по лабораториям, исследовательским центрам, потому что, как правило, все достижения совершаются вместе со своими коллегами, — передать наилучшие пожелания всем, кто, как и вы, посвятил свою жизнь поиску новых знаний, просвещению, служению прогрессу и, в конечном итоге, конечно, своей стране, своему народу. Вы прокладываете свой путь в науке в сложное время. Подобно поколению отечественных атомщиков, покорителей космоса, и вам, и вашим ровесникам, нынешним аспирантам, студентам предстоит решать действительно масштабные, вдохновляющие, поистине исторические задачи по своему масштабу. Речь о том, чтобы создать решения, продукты, которые превзойдут зарубежные аналоги, обеспечат технологическое лидерство страны в ключевых, перспективных областях».

И мы поздравляем коллег!🎉

Хотим поделиться с вами мудрыми словами знаменитого советского физика Сергея Ивановича Вавилова о роли науки в жизни и развитии общества.

Ученые Российского квантового центра совместно со Сбером подготовили аналитический доклад на тему «Квантовые вычисления для новых материалов»

В преддверии Форума будущих технологий, который пройдет в Москве 20–21 февраля 2025 года и будет посвящен теме «Новые материалы и химия», РКЦ и Сбер подготовили доклад, в котором приводится оценка стадии развития квантовых вычислений в России и мире, рынка квантовых технологий и новых материалов, а также инвестиционного ландшафта.

Специалисты сделали обзор перспективных направлений в квантовых вычислениях, рассмотрели кейсы применения таких технологий для решения задач по проектированию новых материалов, а также представили карту квантовых алгоритмов для материаловедения.

Важные тезисы из доклада:

🔹 К 2035 году рынок квантовых вычислений может вырасти до $50 млрд, а их влияние на экономику — превысит триллион долларов. Эти технологии особенно важны для финансов, логистики, ИИ, химии и создания новых материалов.

🔹 Квантовые вычисления помогут разрабатывать материалы будущего: предсказывать химические реакции, создавать новые катализаторы и улучшать топливные элементы.

🔹 Россия входит в топ-10 стран по количеству научных публикаций о квантовых технологиях за последние 10 лет (по данным Scopus).

🔹В рамках Дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», координируемой Госкорпорацией «Росатом», к работе над квантовыми процессорами и квантовым программным обеспечением привлечены ведущие научные группы из университетов и исследовательских центров. В рамках Дорожной карты ведутся исследования и разработки по всем приоритетным платформам по квантовым вычислениям — на сверхпроводниках, ионах, нейтральных атомах и фотонах.

🔹Также в рамках Дорожной карты ведется работа над квантовыми алгоритмами и программным обеспечением. В частности, разрабатывается облачная платформа для удаленного доступа к квантовым вычислителям, которая позволяет запускать различные квантовые алгоритмы.

🔹 Ключевым результатом Дорожной карты периода 2020-2024 гг. стала демонстрация в 2024 году работы двух прототипов 50-кубитных квантовых компьютеров, созданных при поддержке Правительства России и Росатома: 50-кубитный квантовый компьютер на основе ионов в ловушках, созданный учёными РКЦ на базе лаборатории ФИАН, и 50-кубитный квантовый компьютер на основе нейтральных атомов, созданный учёными РКЦ на базе лаборатории ЦКТ МГУ.

Ознакомиться с докладом можно по ссылке.

Микрогравитационный эксперимент помог выяснить, как формируются планеты

Формирование планеты начинается с протопланетного диска, который окружает молодую звезду и состоит из плотного газа. Для начала формирования планеты в этом диске должны возникнуть определенные гидродинамические условия, при которых частицы размером в доли сантиметра начинают объединяться в зависимости от механических свойств. Получение таких частиц в стандартных условиях слишком затруднено.

Перспективным для объединения частиц является способ на основе трибоэлектричества, когда при столкновении частицы электризуются и после разлета благодаря электростатическим силам образовывают новые прочные кластеры. Но точные значения размеров частиц и скорости их столкновения ученым еще не известны.

Группе физиков из Германии и Швеции удалось найти решение: они поместили экспериментальную установку с вакуумной камерой, наполненную полумиллиметровыми базальтовыми шариками, встряхнули и отправили в суборбитальный полет. В результате электрического заряда от трения бусины объединились в сантиметровые кластеры, а пороговая скорость частиц составила менее 0,5 метра в секунду.

Полное влияние параметров на формирование кластеров еще неизвестно, но ученым удалось выделить некоторую тенденцию на основе проделанного эксперимента: более мелкие составляющие гораздо труднее разрушить в изученных условиях, а также они формируют более прочные кластеры.