Масштабируемая архитектура квантового процессора предложена в Италии

📔С ростом числа кубитов увеличивается и число управляющих линий. В больших процессорах их может потребоваться порядка миллиона. Помимо технической сложности, это приводит к росту взаимных перекрестных помех и, как результат, к снижению точности вычислений.

Итальянская компания Planckian (спин-офф Университета Пизы) разработала концептуальную архитектуру — «конвейерную ленту», в которой кубиты объединяются в кластеры с общими управляющими линиями.

Это существенно упрощает конструкцию процессора и позволяет производить за один цикл сложные многокубитные операции. Подобная конвейерная архитектура может быть реализована также на атомной и спиновой платформах.

Физики описали поведение многотысячной толпы

Ученые часто ищут научное вдохновение в окружающих их процессах и явлениях. Например, могут составить уравнение перемещения своей кошки или изучить поведение небольших групп людей по аналогии с термодинамикой жидкости — это позволяет выявлять много интересных закономерностей.

На этот раз физики разобрались в причинах тряски скопления людей, смоделировав движение пятитысячной толпы во время фестиваля «Сан-Фермин». Они обработали видеокадры с обзорных камер фестиваля и смогли оценить линейный рост средней плотности людей, а также флуктуацию средней скорости толпы от начала фестиваля вплоть до его завершения.

Моделирование процесса позволило выявить закономерности, что при критических значениях плотности людей на квадратный метр в многотысячной толпе возникают асимметричные осцилляции с периодом примерно 18 секунд. На основе этого они предложили способ для предсказания потенциально травмоопасных ситуаций внутри больших групп людей.

Физики отыскали 12 потенциальных источников космического нейтрино

При распаде мезонов или взаимодействии космических лучей с атомными ядрами и фотонами могут возникать астрофизические нейтрино с выделением энергии от нескольких тераэлектронвольт до нескольких петаэлектронвольт.

Для регистрации подобных событий ученые используют габаритные детекторы, например Baikal-GVD или IceCube, которые срабатывают при появлении черенковского излучения частиц.

При помощи детектора ARCA физики из коллаборации KM3NeT зарегистрировали мюон, который породил три ливня вторичных частиц. Он возник при прохождении сквозь Землю нейтрино с энергией 220 петэлектронвольт. Это примерно в десять тысяч раз больше, чем энергия частиц, получаемая в земных ускорителях.

Обработав экспериментальные данные, ученые смогли гипотетически выявить 12 внегалактических источников нейтрино, которые могут преодолевать огромные расстояния.

⌚️ Компактные оптические часы на тории-229 показали точность 5x10^-17

Сверхточные оптические эталоны времени пока еще имеют большие размеры, дороги и сложны в эксплуатации. Помимо больших эталонных часов, есть миниатюрные атомные часы, но их точность мала (5x10^-13), поэтому для эталона они не подходят. А американские ученые смогли создать компактные оптические атомные часы на основе радиоактивного изотопа тория-229 с высокой точностью.

Стабильность атомных часов обычно лежит в пределах 10^-14 —10^-15, а в специальных конструкциях достигает 10^−17 и является наилучшей среди всех существующих типов часов.

С помощью напыления была создана пленка фторида тория толщиной 30 нм и диаметром 50 мкм. Возбуждение переходов в ядре осуществлялось излучением ультрафиолетового лазера, а точность часов составила 5x10^-17 — это на 3–4 порядка лучше точности миниатюрных атомных часов. Стабильность этих часов является наилучшей среди всех существующих типов часов. Количество изотопа, необходимое для создания пленки, минимально, поэтому его радиоактивность не представляет опасности.

В России разработана методика для измерения сверхмалых концентраций радиоактивных веществ в грунте

Для измерения радиоактивности образцов грунта ученые применяют детекторы из сверхчистого германия. Это оборудование позволяет точно определять энергию гамма-квантов, которые излучают радиоактивные вещества. Но основная задача при измерении радиоактивности – разделение фонового излучения и излучение образца для определения радионуклидов.

Ученые из Новосибирского Государственного Университета разработали высокочувствительный метод, который анализирует спектры гаммы-линий и позволяет определить сверхмалые концентрации радиоактивных веществ в любых образцах, например, в грунте, почве и горных породах. Они обработали данные эксперимента с 230 образцами из разных мест и с разной глубины. 

Методика найдет применение в мониторинге экологической обстановки для составления карт радиоактивного заражения после радиационных аварий.

🏔 Игорь Евгеньевич Тамм — советский физик-теоретик, нобелевский лауреат, академик АН СССР — очень любил горы. Альпинизм был главным его увлечением после физики. Об этой части жизни знаменитого ученого мы и расскажем вам сегодня.

В Университете МИСИС создали систему ИИ, которая учится находить и исправлять погрешности в квантовых вычислениях

Число методов нахождения и коррекции ошибок в квантовых вычислениях активно растет с каждым годом. Ученые исследуют разные алгоритмы для кодов коррекции, используя особенности каждой из физических реализаций, и пытаются создать эффективный и универсальный код коррекции.

Физики из МИСИС предложили для этих целей новый метод, который основан на архитектуре рекуррентных нейронных сетей. Они позволяют анализировать временные ряды данных, получаемых при периодическом измерении вспомогательных кубитов. Эта особенность позволяет алгоритму работать с различными кодами коррекции.

«Главное преимущество разработки заключается в способности обучаться на данных, полученных с конкретного устройства. Это особенно важно в условиях, когда характер ошибок отличается от теоретически предполагаемых моделей. Кроме того, предложенный алгоритм декодирования не зависит от конкретного кода коррекции, что делает его универсальным и легко масштабируемым», — прокомментировал один из авторов исследования Илья Симаков, инженер научного проекта лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и научный сотрудник Российского квантового центра.

Разработанный метод сочетает преимущества интеллектуальных и классических алгоритмов, поэтому способен эффективнее распознать ошибки, возникающие при увеличении количества кубитов квантовых процессоров.

Австралийские ученые создали квантовые состояния кота Шредингера и продемонстрировали возможность управления ими

Для этого физики использовали ядра сурьмы со спином 7/2, встроенные в кремниевое наноэлектронное устройство. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Квантовые вычисления стремительно развиваются, ученые создают для них как более эффективные устройства, так и более совершенные методы, в частности для контроля за ошибками. Особый интерес вызывают кудиты — системы с высокой размерностью. По мнению физиков, их можно использовать для кодирования логических кубитов с возможностью исправления ошибок. В частности, высокоразмерные системы применяются для реализации состояний кота Шредингера — суперпозиций широко смещенных когерентных состояний. Такие состояния можно использовать для иллюстрации квантовых эффектов в больших масштабах. Кроме того, они устойчивы к потерям между удаленными модами. Однако их практическое создание в атомных масштабах оставалось сложной задачей.

Австралийские физики использовали два альтернативных метода создания состояний кота Шредингера. Первый основан на вращениях Гивенса, при котором из состояния |-7/2⟩ последовательными частотными импульсами придаются вращения между парами восходящих состояний до возникновения состояния |+7/2⟩. Второй метод позволял изменять фазы суперпозиционных состояний без физического воздействия на систему. По словам ученых, этот метод стал ключевым в их работе. Эксперимент продемонстрировал высокую точность операций и длительное время когерентности системы — более 15 миллисекунд.

Ученые считают, что подобные устройства могут применяться при масштабировании квантовых вычислительных систем и для повышения их устойчивости к ошибкам.