⌚️ 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.

Физики установили нижнее ограничение на пространственный размер волнового пакета нейтрино

Из-за низкого сечения взаимодействия нейтрино все еще остаются малоизученными фундаментальными частицами, несмотря на высокое распространение по Вселенной.

Группе физиков из США, Канады, Португалии и Франции удалось измерить нижнее ограничение на размер волнового пакета нейтрино. Для этого они наблюдали за распадами ядер бериллия, встроенных в высокоточный сверхпроводящий туннельный переход. Выяснилось, что среди всех возможных вариантов распада переход ядер в основное состояние является наиболее вероятным и не имеет доплеровского уширения.

Ученые определили размер волнового пакета нейтрино, который оказался в 1000 раз больше размеров ядра атома, — это новый шаг в изучении поведения нейтрино.

Quantinuum применил процессор H1 для моделирования платиновых катализаторов

Водородные топливные элементы — это экологически чистый источник тока для электротранспорта. Одним из факторов, ограничивающих их производительность, является низкая эффективность реакции разложения кислорода на платиновом катализаторе. При этом сложность этой реакции, а также наличие сильно коррелированных состояний не позволяют смоделировать ее на классическом компьютере.

Исследователи из Quantinuum впервые смогли описать эту реакцию с помощью гибридного метода с использованием вариационного алгоритма VQE и 32-кубитного ионного процессора H1, продемонстрировав таким образом потенциал квантовых вычислений для понимания сложного процесса катализа.

На сессии «Квантовые технологии: на рубеже возможностей» Алексей Федоров, профессор, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра, отметил:

«Идея создания квантового компьютера возникла как создание устройства, которое бы позволяло рассчитывать другие сложные квантовые системы».

#ФБТ2025

Физики использовали эластокалорический эффект для охлаждения ванадата тулия

Для достижения температур в несколько кельвинов или ниже для макроскопического вещества физики используют один из двух методов: охлаждение с помощью жидкого гелия или адиабатическое ядерное размагничивание. Из-за высокой трудоемкости этих методов ученые выбрали альтернативную технологию на основе эластокалорического эффекта.

Эластокалорический эффект заключается в адиабатическом растяжении или сжатии материала, который вскоре теряет часть внутренней энергии и охлаждается.

Физикам из США удалось добиться охлаждения до сверхнизких температур с помощью ванадата тулия, монокристаллов, которые были размещены между пластинами тензоэлемента. После подачи на него напряжения кристаллы ванадата тулия деформировались с образованием ассиметрично искривленной кристаллической решетки.

В результате исследования ученым удалось изучить характер изменения температуры образцов из ванадата тулия, а также обнаружить, что эластокалорический эффект возник благодаря эффекту Яна — Теллера.

Форум будущих технологий продолжается. Только что состоялся интересный разговор о биомедицинских технологиях, в частности и о протезировании. На сессии «Технологии «Человека 2.0» прозвучал ключевой вопрос: «Человек 2.0 — кто он?»

#ФБТ2025

Microsoft представила квантовый процессор Majorana 1

📔Основная проблема существующих квантовых процессоров — их нестабильность и высокая чувствительность к внешним воздействиям. Чтобы решить эту проблему, ученые начали изучать топологические проводники — материалы, чья проводимость остается неизменной даже при наличии дефектов и деформаций.

По данным Microsoft в основе чипа Majorana лежит именно такой топопроводник, позволяющий создавать устойчивые элементы для будущих квантовых компьютеров. На нем удалось разместить восемь топологических кубитов. В компании рассказали, что стремятся создать чип размером с ладонь, способный вместить миллион кубитов. Это должно стать важным шагом к квантовым компьютерам, которые смогут решать задачи. промышленного масштаба.

Мы спросили мнение нашего коллеги, научного директора Российского квантового центра и руководителя группы «Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника», Алексея Акимова:

«Создание квантового процессора Majorana 1 кажется радикальным прорывом в создании топологически защищенных квантовых вычислений. Но опираясь на предыдущий опыт с отзывами статей, которые сообщали об успешной регистрации майорановских фермионов, стоит подождать в оценке этого открытия.»

Физики разработали метод генерации топологических структур на поверхности воды при помощи гравитации

Топологические структуры активно используют в фотонике для управления световыми пучками, нелинейной генерации света и многого другого. Такие структуры имеют определенные параметры, которые характеризуют движение частиц внутри них. Ученые мало изучают формы топологических волновых, фокусируя свое внимание на способности управлять частицами структур.

Группа физиков из Китая, Японии и Польши обнаружила способ генерации топологических структур на водной поверхности при помощи интерференции. Наложение волн друг на друга создает «шум», который наделяет их разными топологическими свойствами. Группа создала несколько топологических структур: волновые вихри, скирмионы и ленты Мебиуса. 

Исследование, опубликованное в журнале Nature, поможет в дальнейшем применять полученные знания в гидродинамике и микрофлюидике.