Квантач

Физики разработали подход, чтобы сделать атомные часы более точными

Атомные часы позволяют очень точно измерять время, а секундная ошибка накапливается в них за несколько сотен миллиардов лет. Регулярное повышение точности часов на атомах приблизило физиков к стандартному квантовому пределу — фундаментальному ограничению, которое накладывает принцип неопределенности Гейзенберга.

Физики из Университета штата Колорадо выяснили, что этот лимит можно обойти, если использовать в атомных часах набор из нескольких запутанных атомов стронция-88, которые похожи по своим квантовым свойствам на состояния «котов Шредингера». Это проявляется в том, что при проведении измерений все запутанные атомы будут приобретать одно из двух возможных квантовых состояний, которые являются аналогами «живого» и «мертвого» кота.

Ученые считают, что их подход позволит добиться точности, сопоставимой со стандартным квантовым пределом, и его можно будет применять для замеров силы гравитации и наблюдений за другими процессами в окружающем мире.

Вышел специальный выпуск журнала «Финтех-радар», подготовленный совместно с Российским квантовым центром и компанией «КуБорд», посвященный квантовым вычислениям

В выпуске вы узнаете об основах квантовых вычислений и особенностях их использования на практике, а также посмотрите на примеры успешного использования квантовых и квантово-вдохновленных методов для решения задач финансового анализа в России и за рубежом.

Прочитать журнал можно по ссылке.

Активные нематики собрались в сферический жидкий кристалл

Активные нематики — подвижные и локально выровненные стержнеобразные частицы, объединенные в суспензию. В отсутствие пространственных ограничений системы активных нематиков спонтанно текут и деформируются, но если их ограничить в пространстве, то активные нематики образуют жидкие кристаллы с хаотическими, периодическими или циркулирующими потоками вещества внутри.

Зачастую активные нематики ограничивают между двумя плоскостями, однако этот способ не годится, например, для медицинских целей: чтобы удержать активные нематики между двумя плоскостями, необходимо жестко соблюдать граничные условия для этих плоскостей.

Группе физиков из Германии и США удалось сформировать жидкие кристаллы сферической формы из активных нематиков. При исследовании течения потоков вещества внутри получившихся капель выяснилось, что при неподвижности самой капли внутри нее сформировались хаотические потоки, создав неподвижную снаружи, но нестабильную внутри гидродинамическую систему.

Результат исследования соответствует теоретическим предсказаниям, и это позволит расширить понимание того, как протекают динамические процессы живой материи и как возникает турбулентность при низких числах Рейнольдса в трехмерных активных жидких кристаллах.

В человеческом мозге могут существовать запутанные фотоны

Ученые Шанхайского университета обнаружили, что проводящая стенка миелиновой оболочки (которая покрывает нервные волокна) может блокировать электромагнитные волны, которые возникают внутри мозга. При этом образуется электромагнитная полость, внутри которой удерживается большая часть энергии. В некоторых ее областях (вдоль каналов ионов калия в нейроне) теоретически могут возникать сильно запутанные фотоны, что потенциально позволяет взаимодействовать различным участкам нейронной сети на расстоянии.

Выдвинутая гипотеза может объяснить, как в мозге достигается высокая скорость передачи сигналов и синхронизации, необходимая для сознания и других сложных процессов.

Пришло время для дайджеста новостей!

Физики разработали алгоритм, позволяющий использовать рассеянный свет для получения детальных голографических изображений внутренних органов
Ученые считают, что замена реального пространственного модулятора света на его виртуальные аналоги позволяет резко ускорить процесс получения голографического снимка при помощи высокопроизводительных графических ускорителей и уменьшить число необходимых для этого замеров.

Фононы оказались главной причиной возникновения теплового планарного эффекта Холла
Ранее считалось, что это явление проявляется из-за хиральных магнонов или майорановских фермионов, но группа ученых экспериментально подтвердила, что феномен возникает из-за тепловых фононов, рассеивающихся на локальных нарушениях симметрии в монокристаллах.

Машинное обучение помогло улучшить экзотическую квантовую материю
Ученые Российского квантового центра смогли при помощи системы машинного обучения улучшить процесс получения конденсата Бозе-Эйнштейна, а также нарастить число индивидуальных частиц в этой субстанции.

В рамках форума инновационных финансовых технологий FINOPOLIS 2024 компания QApp представила результаты пилотного проекта «Квантово-устойчивые BLE-платежи» реализованного совместно с НСПК и Газпромбанком Председателю Банка России Набиуллиной Э.C. и Заместителю Председателя Правления Скоробогатовой О.Н.

В демонстрации приняли участие Зауэрс Д.В. (Заместитель Председателя Правления Газпромбанка), Голдовский И.М. (главный архитектор НСПК), Федоров А.К. (руководитель по стратегии QApp) и Гугля А.П. (генеральный директор QApp).

В Китае построили самый мощный резистивный магнит

Ученые и инженеры из Лаборатории высокого магнитного поля Института физических наук Хэфея после четырехлетних исследований смогли добиться значимого прогресса в технологии производства резистивных электромагнитов.

Резистивные магниты создают постоянное магнитное поле под действием тока. Их можно изготовить из доступных металлов, например меди, они относительно просты в производстве и обеспечивают гибкость и высокую скорость управления магнитным полем, но бывают подвержены перегреву.

Китайские ученые усовершенствовали структуру резистивного магнита и оптимизировали процесс его изготовления. Они добились увеличения напряженности магнитного поля до 42 Тл при электрической мощности 32,3 МВт.

Новый магнит будут использовать для научных экспериментов, поиска новых материалов и как отправную точку для создания еще более мощных электромагнитов.

Вольфганг Эрнст Паули — швейцарский физик-теоретик, работавший в области физики элементарных частиц и квантовой механики — был безжалостен и язвителен по отношению к научной деятельности коллег.

Паули полагал, что все, кто ищет его совета, мыслят как он, и прочитывал рукописи крайне придирчиво. Сегодня мы поделимся с вами цитатой великого ученого, которая в полной мере отражает его характер.

Физики применили наблюдения за небольшими группами людей для изучения термодинамики жидкости

В социальной физике ученые применяют математические модели, построенные на основе аналогии реальной термодинамики, чтобы анализировать и предсказывать поведение групп людей и животных.

С точки зрения физики ученым интересно изучать поведение группы людей с более сильным социальным взаимодействием внутри отдельных групп малого размера, поскольку в таких структурах возможно одновременное существование сразу двух термодинамических фаз: жидкой и газообразной.

Физики из Университета Майами совместно с коллегами из Германии и США проанализировали данные радиочастотной идентификации (Radio Frequency IDentification, RFID) в четырех группах детей и выявили признаки газообразной фазы и смеси жидкость-пар в их социальном взаимодействии.

Физики собрали данные в трех различных школах США, где детей общей численностью 209 человек разделили на четыре группы: две с сильно ограниченной свободой перемещения по комнате, одну с частично ограниченной свободой и еще одну с полной свободой движения на детской площадке. Исследователи фиксировали траектории детей с помощью двух радиометок на одежде каждого ребенка и RFID-приемников в углах помещения. В итоге физики собрали более 150 независимых наблюдений, которые охватили малоизученную область движения групп людей со скоростью менее 0,5 метра в секунду.

Работа ученых стала одной из первых в области социальной физики низких скоростей движения и послужит дальнейшим шагом в изучении динамики движения социально связанных между собой людей.

На Большом адронном коллайдере увидели квантовую запутанность топ-кварков

Квантовая запутанность между частицами — одно из ключевых свойств, на которых строятся квантовые технологии. Физики экспериментируют с разными частицами, пытаясь их запутать. В 2022 году Ален Аспект, Джон Клаузер и Антон Цайлингер даже получили Нобелевскую премию по физике за эксперименты с запутанными фотонами. А в области высоких энергий, доступных на коллайдерах, квантовая запутанность долго оставалась неисследованной.

В серии новых работ физики из экспериментов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере измерили квантовую запутанность между топ- и антитоп-кварками. Для этого они проанализировали данные, собранные при протон-протонных столкновениях с энергией в системе центра масс 13 ТэВ. В массиве данных ученые отбирали события, в которых одновременно рождались пары кварков с низким импульсом частиц относительно друг друга. В этом случае спины двух кварков будут сильно запутаны, согласно теоретическому предсказанию физиков.

Физики отметили, что это первое наблюдение квантовой запутанности кварков и самое высокоэнергетическое наблюдение запутывания на сегодняшний день.

Статья об этом открытии с результатами эксперимента ATLAS опубликована в журнале Nature. Аналогичные результаты получили ученые в эксперименте CMS, о чем сообщается на сайте препринтов arXiv.org.

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной необычную галактику

Раньше физики выяснили, что в галактике GS-NDG-9422 отсутствуют первые светила Вселенной, недра которых состояли из чистого водорода и гелия, а ее звезды сильно отличаются от тех, что находятся в близлежащих к нам регионах Вселенной. Ученые рассчитывали, что изучение этих экзотических звезд поможет понять, как сменялись популяции звезд в галактиках при обретении ими современного облика.

Теперь им удалось выяснить, что в обнаруженной галактике облака газа излучают примерно столько же света и других форм электромагнитных волн, сколько и ее звезды. Это происходит из-за того, что атомы водорода в этих облаках активно поглощают коротковолновые фотоны и повторно излучают на других частотах.

Подобное яркое излучение газовых туманностей совершенно нехарактерно для Млечного Пути и близких к нам галактик, поэтому ученые пока не могут точно сказать, что именно заставляет светиться скопления водорода в GS-NDG-9422 и насколько долго они могут вырабатывать это свечение.

Исследователи считают, это явление связано с тем, что в материи галактики GS-NDG-9422 содержится слишком много других элементов, помимо водорода и гелия. Физики отмечают, что подобными свойствами обладали звезды Вольфа-Райе. Они планируют продолжить наблюдение за этим объектом и поиск других подобных галактик для проверки своей гипотезы.

🏅Закончилась неделя Нобелевской премии

Нобелевским комитетом были выбраны лауреаты не только по физике, но и по другим направлениям: физиологии или медицине, химии, литературе и экономике.

🧬лауреатами по физиологии или медицине стали Виктор Эмброс и Гэри Равкан за «открытие фундаментального принципа регуляции активности генов»;

🧪по химии — Дэвид Бейкер, Демис Хассабис и Джон Джампер за «взлом кода удивительных структур белков»;

📚по литературе — писательница из Южной Кореи Хан Ган «за насыщенную и поэтичную прозу, которая противостоит историческим травмам, раскрывает хрупкость человеческой жизни»;

🏦по экономике — Дарон Аджемоглу, Саймон Джонсон и Джеймс Робинсон за исследования, как «институты формируются и влияют на благосостояние».

Графен применили в борьбе с супербактериями

Помимо известных удивительных свойств, графен оказывается полезным и в медицине: он не позволяет бактериям физически прикрепляться к его поверхности. А тонкий антибактериальный материал на основе графена можно наносить на любую поверхность, включая биомедицинские устройства, хирургические поверхности и имплантаты.

Однако исследователи столкнулись с проблемой: хотя в лаборатории они смогли доказать бактерицидные свойства графена, у них не получалось контролировать ориентацию его пластин. Это означает, что в областях, где графен не имеет правильной ориентации, бактерии могут остаться невредимыми.

Ученые нашли способ контролировать ориентацию графена в нескольких направлениях. Для этого они расположили магниты по кругу так, что магнитное поле внутри этой конструкции выстраивалось в одном направлении, — это называется массивом Халбаха. В результате физикам удалось добиться равномерной ориентации графена и обеспечить бактерицидный эффект на поверхностях любой формы.

Метод позволяет интегрировать графеновые нанопластины в пластиковые медицинские поверхности, создавая антибактериальные покрытия, которые уничтожают 99,99% бактерий, пытающихся прикрепиться.
Новая технология ориентации может оказаться полезной в аккумуляторах, суперконденсаторах, датчиках и прочных водостойких упаковочных материалах.

Физики индуцировали магноны с помощью переменного тока и изучили спиновую динамику

Магноны — квазичастицы — появляются при пропускании через магнитный материал спиновой волны. Тогда элементарный квант такой волны ведет себя как частица.

Физики возбудили магноны синтетического ферримагнетика с помощью переменного тока, а после измерили динамику результирующих спиновых волн путем рентгеновской микроскопии. Выяснилось, что, когда ток течет вдоль заданного направления, он создает поле Эрстеда, образуя спиновые вихри в материале.

Разработанный исследователями метод увеличил энергию спиновых волн в тысячу раз по сравнению с использованием микроволновых антенн.