Квантач

Физики впервые получили изображения молекулярного «электронного льда»

В 1930-х годах Юджин Вигнер предсказал, что при низких температурах и плотности электроны могут переходить в упорядоченное состояние, то есть выстраиваться в кристаллическую решетку, которую называют вигнеровской. Только три года назад ученым удалось доказать, что электронные кристаллы существуют.

Теперь те же ученые получили изображения новой квантовой фазы твердого электронного тела — молекулярного вигнеровского кристалла. Попытки зарегистрировать его с помощью сканирующего туннельного микроскопа приводили к разрушению кристалла.

Ученым из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли удалось решить эту проблему: они разработали метод, который нивелирует электрическое поле наконечника сканирующего туннельного микроскопа.

Для разработки материала, в котором можно создать и зарегистрировать электронный кристалл, физики использовали нанослои дисульфида вольфрама, гексагонального нитрида бора и графитовый затвор. В образованной такой структурой ячейке размером порядка 10 нанометров они обнаружили по два или три электрона.

Команда планирует более детально изучать эту квантовую фазу и искать возможности для применения разработанной техники визуализации.

В Москве назвали имена победителей конкурса научно-исследовательских работ на соискание премии имени Михаила Городецкого. Лучшими работами жюри признало статьи Толстоброва Алексея, Филиной Натальи и Яушева Михаила.

«В этом году в первый раз две премии достались ребятам, которые работали на реальных квантовых вычислителях. Это лучшие в стране установки и лучшие студенты», - рассказал Алексей Рубцов, председатель жюри и руководитель научной группы «Коррелированные квантовые системы» Российского квантового центра.

Напомним, что тематика работ, представляемых на конкурс, должна быть посвящена фундаментальным или прикладным научным исследованиям в области физики квантовых технологий. Конкурс проводится с 2020 года среди студентов бакалавриата, магистратуры, специалитета вузов РФ, а также выпускников, получивших соответствующую степень в текущем году.

Призовой фонд конкурса составил 450 000 рублей. Всем финалистам были вручены памятные подарки. После конкурса участники посетили экскурсии по лабораториям РКЦ.

Microsoft хочет создать самый мощный в мире квантовый суперкомпьютер

Новая система станет шагом в развитии вычислительной платформы Azure Quantum и предназначена для коммерческого использования. В качестве квантового ядра в ней будет использоваться процессор на нейтральных атомах, разработанный Atom Computing. В прошлом году этот стартап первым в мире представил процессор с числом кубитов выше 1000.

В Microsoft считают, что именно Atom Computing лучше всего подходит для масштабирования квантовой коррекции ошибок благодаря большому количеству кубитов высокой точности, связи всех кубитов между собой и длительному времени когерентности.

Разработан композитный материал, способный поглощать все типы миллиметровых радиоволн, используемых в работе систем мобильной связи и радаров

Борьба с шумами актуальна не только для квантовых процессоров. Любые устройства беспроводной связи нуждаются в защите от внешнего излучения, которое может повлиять на их работу. Например, от волн миллиметрового диапазона.

Южнокорейские физики предложили использовать для этого многослойный пленочный композит, который состоит из нанотрубок с двойными стенками. Оказалось, что такая структура поглощает около 99% падающего на нее миллиметрового радиоизлучения в максимально широком спектре длин волн, причем это происходит даже в том случае, когда толщина композита составляет всего 400 микрометров.

Кроме того, изменение структуры материала позволяет менять характер его взаимодействия с радиоволнами. Это помогает адаптировать его для работы с разными типами электроники, приемников и излучателей миллиметрового излучения.

💰Экономический эффект от внедрения квантовых вычислений к 2035 году превысит 1 трлн долларов

Квантовые технологии не просто необходимы в современном мире, они еще и очень выгодны. Аналитики портала The Quantum Insider считают, что объем рынка квантовых вычислений к 2035 году составит 50 млрд долларов, а экономический эффект от их внедрения превысит 1 трлн долларов.

Эти цифры близки к оценкам экспертов McKinsey, спрогнозировавших объем рынка 28–72 млрд долларов и экономический эффект 0,9–2 трлн долларов. Наибольшую экономическую выгоду от внедрения квантовых вычислений получат финансовая и оборонная отрасли (20 и 10 млрд долларов в год соответственно), а также наука о жизни, телекоммуникации и высокотехнологичные производства.

Новая индустрия поможет к 2035 году создать по всему миру 840 тыс. новых рабочих мест, из которых 250 тыс. появятся в ближайшие пять лет.

Неравенство Пенроуза адаптировали под описание квантовых черных дыр

Черные дыры в современной физике — ключевые объекты, которые помогли ученым понять, как соотносятся между собой геометрия и материя. Например, неравенство Пенроуза связало минимальную массу тела и площадь охватывающей его черной дыры, а квантовое неравенство Пенроуза устанавливает соответствие между квантовой материей и классической гравитацией. Численная оценка этого неравенства требует от физиков решения полуклассических уравнений Эйнштейна. Пока удалось сделать это для пространств с размерностью не больше двух.

Группа физиков-теоретиков из Великобритании, Испании и Италии смогла обойти ограничения на размерность пространства при решении этого уравнения.

Исследователи убедились, что для разработанной модели выполняется первый закон термодинамики, а после более подробного анализа сделали вывод, что достижение точного равенства означает следующее: квантовые эффекты могут создавать черные дыры с массами, запрещенными классической физикой.

Кроме того, они выяснили, что неравенство нарушается для термодинамически неустойчивых черных дыр. 

Предложен способ запутывания отдаленных спиновых кубитов

Разные варианты реализации квантовых вычислений упираются в различные проблемы при масштабировании. Например, кубитами на основе дефектов полупроводников научились управлять с помощью микроволнового излучения, но настройка такой системы оказалась очень сложной. Физикам удалось ее проверить только с двумя кубитами. Дело в том, что для работы такой системы требуется очень точно настраивать частоты кубитов и управляющих фотонов.

Группа исследователей из США и Германии предложила новый способ запутывания отдаленных друг от друга спиновых кубитов, который не зависит от одновременной настройки частот кубитов и фотонов. Модельный расчет показал, что таким образом можно достичь точности создания запутанного состояния от 61 до 81%. Следующим шагом должна стать экспериментальная проверка модели.

Физики подтвердили двойное магическое число в ядре олова-100

Атомные ядра с полностью заполненными оболочками (в которых 2, 8, 20, 28, 50 или 82 протона или нейтрона) называют магическими. Если же в ядре магическое число и протонов, и нейтронов, то изотоп с таким ядром называют дважды магическим. Они оказываются очень стабильными и активно исследуются учеными.

Из-за малого времени жизни и трудности получения физики долго не могли подтвердить, что к дважды магическим изотопам относится олово-100.

Группа ученых из ЦЕРН собрала достаточно данных и подтвердила наличие двойного магического ядра с 50 протонами и 50 нейтронами в изотопе олова-100.

Физикам удалось не только ответить на вопросы существующих теорий, но и установить новый стандарт для дальнейших исследований и моделирования. 

Сегодня мы расскажем вам любопытную историю о Константине Циолковском — советском учёном-самоучке, который работал над теоретическими основами космонавтики и аэронавтики.

В Санкт-Петербурге открылась Квантовая неделя, организаторами которой выступили «Росатом – Квантовые технологии», Российский квантовый центр и Санкт-Петербургский государственный университет. Центральным мероприятием первого дня стала лекция сооснователя РКЦ, советника генерального директора Госкорпорации «Росатом» Руслана Юнусова «Ускорение вычислений на миллиарды лет: исследования, которые гарантируют прорыв».

Квантовая неделя продлится до 22 ноября. Для участников запланированы мастер-классы, квантовый хакатон и экскурсии по самым современным лабораториям и ресурсным центрам Научного парка СПбГУ. Для школьников организаторы проведут лабораторную работу «Принципы работы системы квантового распределения ключа», а для преподавателей - программу повышения квалификации «Основы квантовых технологий для учителей школ».

В рамках Квантовой недели с лекциями о квантовой индустрии будущего выступят заместитель научного директора РКЦ Станислав Страупе, руководитель научной группы РКЦ Алексей Кавокин, старший научный сотрудник РКЦ Дмитрий Чермошенцев, генеральный директор РКЦ Максим Острась и исследователи СПбГУ. Изучайте программу и обязательно приходите.

Разработан сенсор для обнаружения инертных газов

Детектирование инертных газов, таких как гелий, неон или аргон, довольно сложная задача. Помимо того, что эти газы не имеют ни запаха, ни цвета, их атомы неохотно вступают в химические реакции — все это мешает их обнаружению.

Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Чернышевского выяснили, что для создания сенсоров инертных газов подходят нанокристаллические пленки диоксида. 

Дело в том, что приближение ионов инертных газов к поверхности диоксида олова приводит к перераспределению поверхностного заряда, аналогичного известному эффекту хемосорбции восстановительных газов. Кроме того, ионы разных газов дают различные модификации энергетических спектров, что позволяет различать их между собой.

Авторский метод — первый из существующих, который позволит детектировать молекулы инертных газов при их малых концентрациях в широком диапазоне значений температуры, до 400 ℃.

Создана масштабируемая квантовая модель обработки естественного языка

Одной из главных задач в квантовом машинном обучении является обработка больших объёмов текста. Учёные из Quantinuum предложили использовать метод композиционного обобщения, который позволяет работать с языковыми структурами как с математическими объектами. Это помогает комбинировать и соединять разные части текста для решения задач искусственного интеллекта.

Сначала модели обучаются на небольших примерах с помощью обычных компьютеров, а затем их проверяют на больших текстах с использованием квантовых компьютеров.

«Квантовая неделя» в СПбГУ

С 18 по 22 ноября 2024 года «Росатом – Квантовые технологии» и Санкт-Петербургский государственный университет при поддержке Российского квантового центра проводят «Квантовую неделю» — серию научно-образовательных мероприятий, посвященных квантовым технологиям и естественно-научным дисциплинам!

🔍 Что вас ждет?
🟠Лекции от ведущих ученых и экспертов в области квантовых технологий;
🟠Мастер-классы;
🟠Хакатон для студентов;
🟠Экскурсии по самым современным лабораториям и ресурсным центрам Научного парка СПбГУ;
🟢Специально для школьников будет проводиться лабораторная работа «Принципы работы системы квантового распределения ключа»;
🟢А для преподавателей организована программа повышения квалификации «Основы квантовых технологий для учителей школ».

🗓 Ждем вас на «Квантовой неделе» в СПбГУ! Все подробности по мероприятиям и регистрации здесь.

Пришло время для дайджеста новостей!

Физики смогли разглядеть колебательные моды молекул этанола в воде при концентрациях до 4,13 микромоль
Для измерения отклика они воспользовались фемтосекундным лазером и электрооптической выборкой. Разрешение достигло петагерцового диапазона.

Специалисты МФТИ и ОИВТ РАН создали математическую модель безопасной работы реакторов
Модель позволила последовательно и согласованно объяснить коррозионные эксперименты, в которых наблюдалось частичное, либо полное растворение внешнего слоя оксидной пленки, причем без привлечения дополнительных явлений, таких как эрозионное утончение оксидного слоя в потоке теплоносителя

Разработан новый подход для получения квантовой спиновой жидкости
Методика позволяет создавать внутри материалов на базе рутения, фосфора и кремния квантовую спиновую жидкость — экзотическую субстанцию с «хаотичными» магнитными свойствами. Это открытие ускорит практическое внедрение квантовой спиновой жидкости.

Предложена новая модульная архитектура квантового процессора

Одним из популярных методов масштабирования квантовых вычислений в последнее время стал подход, схожий с организацией сети Ethernet. В нем кубиты связывают с помощью центрального элемента маршрутизации, что решает проблему разрушения когерентности. Однако, в таких системах возникает другая проблема – время переключения между узлами по порядку величины приближается ко времени когерентности.

Американские физики из Университета Чикаго предложили новую модульную архитектуру квантового процессора, соединив каждый кубит системы со сверхпроводящим квантовым интерференционным устройством.

Для этого ученые составили схему из четырех сверхпроводниковых кубитов и четырех независимо управляемых узлов. Это обеспечило связь кубитов типа «все со всеми» благодаря выборочному соединению пар кубитов через соответствующие контролируемые переключатели.
Авторы отметили, что метод соединения можно улучшить за счет увеличения времени когерентности кубитов и в дальнейшем использовать для соединения большего числа модулей. 

Научпоп блогер Доктор Грег посетил Российский квантовый центр!

За эти годы мы слышали сотни вариантов объяснения работы квантового компьютера, можно считать это искусством – умение объяснить сложное простыми словами. Версии уже могут соревноваться по красоте визуализации 😉

💀Если вы давно планировали лучше разобраться в принципах работы квантовых компьютеров или просто освежить свои знания, то в своем выпуске Доктор Грег подробно рассказывает о квантовых компьютерах, их возможностях и применении. А еще вы увидите квантовый симулятор на тулии и квантовый компьютер на ионах кальция, которые создаются в лабораториях РКЦ!

📹Видео можно посмотреть по ссылке. Приятного просмотра💥

Сегодня мы хотим поделиться с вами цитатой Игоря Васильевича Курчатова — советского физика, основателя и первого директора Института атомной энергии, а также главного научного руководителя атомного проекта в СССР. Игорь Васильевич как никто другой знал, как важно грамотно распределять свое время при решении сложных задач.

Мир возможностей в Сколково!

Долгожданное событие — открылась инновационная школа «Сколка», где наставниками для ребят станут специалисты Российского квантового центра и других компаний-резидентов согласно концессионному соглашению.

Это удивительное пространство появилось, чтобы ребята могли получить практические навыки в области индустрий будущего: биотеха, ИИ и ИТ, креативных индустрий и космических технологий.

Только посмотрите, сколько всего интересного! Фаблаб, где можно освоить принципы создания роботов и научиться программировать, биологическая, физическая и химическая лаборатории, ИТ-полигон для изучения технологии создания цифровых двойников, разработку веб- и мобильных приложений, арт-студия и медиастудия для развития креативных навыков — все это доступно для 825 учеников.

Уверены, что в таких условиях результаты подрастающего поколения не заставят себя долго ждать 👍 Ну а мы сделаем все возможное, чтобы сделать этот путь комфортным и увлекательным.

Макроскопическая квантовая система коллапсировала через фазовый переход

📔При измерении макроскопических квантовых систем (систем, которые в макроскопических масштабах проявляют квантовые свойства) можно зарегистрировать фазовый переход: при некотором критическом значении меры взаимодействия с измерительной аппаратурой возникает резкий коллапс. Глубокое понимание этого перехода позволило бы выяснить, где находится граница между микроскопической и макроскопической квантовыми системами.

Физики попытались определить масштабируемость фазового перехода макроскопической квантовой системы при ее измерении, использовав квантовый вычислитель компании Quantinuum модели H1 и три различных декодера для предсказания проекции состояния.

Оказалось, что при размере системы 14 кубитов все декодеры гораздо лучше предсказали исход эксперимента по сравнению с системой на шести кубитах, а размер системы 10 кубитов, как предположили ученые, оказался той самой границей между микро- и макроскопическими масштабами. Своими результатами авторы поделились в журнале Physical Review X.

В «Росатоме» создали испытательный стенд для отработки водородных технологий

Стенд позволит отработать технологию получения низкоуглеродного водорода из природного газа на всех этапах — от подготовки сжатого природного газа до очистки и выделения водорода из водородсодержащей смеси.

Результаты исследований планируют использовать при проверке расчетных моделей, создании цифровых двойников и проектировании промышленных аппаратов химико-технологической части атомной энерготехнологической станции (АЭТС) и крупнотоннажных установок для получения синтез-газа, водорода, метанола и аммиака.

Google снова показал квантовое превосходство

В этот раз компания сосредоточилась на точности вычислений и обнаружила фазовые переходы в вычислительных процессах.

Кроме этого, ученые задались вопросом практического использования квантовых процессоров. По их мнению, одним из первых примеров может стать сертифицированное генерирование истинно случайных чисел, которое требует высокой вычислительной сложности и устойчивости к шумам.

Алексей Акимов, научный директор Российского квантового центра (РКЦ), руководитель группы «Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника» РКЦ, прокомментировал эту новость:

«Метод случайных выборок компания Google уже применяла для демонстрации квантового превосходства на ее 50-кубитном процессоре Sycamore. Это превосходство, однако, было опровергнуто компанией IBM, сумевшей превзойти результат Google на классическом суперкомпьютере.

Работа в Nature показывает, что при понижении шумов в квантовом компьютере такое опровержение квантового превосходства станет невозможным. Граница, за которой квантовый компьютер превзойдет классический в задаче случайных выборок, не так уж далеко и кажется вполне достижимой уже сегодня.

При этом задача случайных выборок пока не имеет известных практических применений и может скорее служить для демонстрации принципиального превосходства, чем для решения повседневных задач».

Физик составил уравнение перемещений своей кошки

Ученые уже давно используют аналогии между поведением животных и физическими моделями. Иногда такие модели оказываются полезными не только для физиков, но и для биологов, позволяя выявить много интересных закономерностей: например, что гренландские киты мигрируют в водной толще вслед за добычей, а овцы перемещаются вследствие линейной иерархии в группе.

Ученый из Парижского университета вдохновился наблюдениями за своей кошкой и описал ее перемещения в пространстве с точки зрения классической механики. Для этого физик представил кошку в виде точечной частицы (объекта, обладающего массой, но размерами которого мы можем пренебречь) и рассмотрел человека как энергетический потенциал — своеобразную яму-ловушку для частицы, которая влияет на поведение животного.

Разработанная им модель помогла объяснить, с чем связана эгоистичность кошек, их мурлыканье и периоды буйной случайной активности. Результаты работы опубликованы в журнале American Journal of Physics.

Исследования в области квантовой физики в XX веке привели человечество к разработке новых технологий, таких как лазеры и транзисторы, а на рубеже XX-XXI веков началась разработка технологий «второй квантовой волны», таких как квантовые компьютеры, устройства квантовой криптографии и квантовые сенсоры, которые уже сейчас меняют наш мир.

В рамках лекции «Квантовые компьютеры: настоящее и будущее» руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра Алексей Федоров сделал обзор современного состояния квантовых вычислительных технологий и их потенциала для изменения технологического облика мира.

Зачастую жизнь знаменитых физиков прошлого века походила на шпионский роман. Сегодня мы хотим поделиться с вами «шпионской» историей о Вернере Гейзенберге.

Российские ученые создали модифицированные нанокомпозиты для лечения атеросклероза

Атеросклероз — основная причина сердечно-сосудистых заболеваний и высокой смертности. Методы, которые сейчас используют для лечения ишемической болезни сердца, — аортокоронарное шунтирование и стентирование коронарных артерий — не останавливают рост атеросклеротических бляшек. Установка коронарного стента не устраняет ни саму атеросклеротическую бляшку, ни причину ее появления и роста.

Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международного исследовательского коллектива провели большое исследование влияния нанокомпозитов на тонкую жировую ткань, обволакивающую внутренние органы животных.

Исследование показало, что группа модифицированных нанокомпозитов в жировых тканях животных вызывает морфологические изменения их структуры, которые не позволяют прогрессировать болезни, как это происходит при использовании немодифицированных наночастиц. Применение разработанного материала позволит создавать сосудистые стенты нового поколения.

Точное вычисление квантовых возбужденных состояний с помощью нейронных сетей

📘Любая квантовая система может находиться в основном состоянии, в котором она имеет самую низкую энергию, или в одном из возбужденных состояний — там энергия выше, а число таких состояний может быть очень большим. Расчет таких состояний оказывается одним из самых сложных в вычислительной квантовой химии. Например, он необходим и для понимания поведения фотокатализаторов, флуоресцентных красителей, квантовых точек, светодиодов, лазеров и солнечных элементов.

Команда Google впервые показала, что можно очень точно рассчитать возбужденные состояния квантовых систем при помощи алгоритмов глубокого обучения и вариационного метода Монте-Карло. В своей предыдущей работе этой же команде удалось продемонстрировать, как нейросеть глубокого обучения может решать уравнения Шредингера, не используя никаких данных, кроме атомных позиций и зарядов.

Пришло время для дайджеста новостей!

Американские физики предложили новый способ модульной конструкции сверхпроводниковых квантовых процессоров
Это помогло добиться точности в 96% для выполнения двухкубитных вентилей, что обещает новые перспективы в создании модульных квантовых вычислителей с большим числом кубитов.

Физики ускорили положительные мюоны до 100 килоэлектронвольт
Это соответствует приблизительно четырем процентам от скорости света в вакууме. Полученные результаты возможно применить для создания мюонного ускорителя с целью исследования непосредственно мюонов, а также для других задач физики.

Российскими учеными открыты новые свойства молекул порфирина в зависимости от внешних условий
Полученные результаты позволят создавать улучшенные наноустройства и способствовать развитию альтернативных источников энергии.

Физики проанализировали космологические теории, связывающие сверхбыстрое расширение Вселенной в первые мгновения ее существования

В конце прошлого столетия во время наблюдений за вспышками сверхновых первого типа астрономы обнаружили, что Вселенная не просто растет, а делает это все быстрее и быстрее. Позже выяснилось, что процесс роста Вселенной был очень неравномерным. В первые мгновения после Большого взрыва ее границы расширялись со сверхсветовой скоростью, а потом резко замедлились и оставались относительно низкими следующие 10 млрд лет.

Такой сценарий развития Вселенной называют «инфляцией», и сейчас он не вызывает вопросов у большинства физиков, однако механизмы этого сверхбыстрого расширения, а также причины его начала и завершения все еще приводят к спорам.

Группа российских и южнокорейских физиков изучила три популярные космологические теории, поясняющие сверхбыстрое расширение, и оказалось, что только одна совместима с данными наблюдений.

Для этого ученые изучили данные по крупномасштабной структуре мироздания, собранные при помощи зондов WMAP, «Планк» и антарктической обсерватории BICEP, и сопоставили их с результатами расчетов при помощи компьютерных моделей расширяющейся Вселенной, построенных на базе этих трех концепций.

Результаты расчетов двух других моделей серьезно расходятся с замерами орбитальных и наземных обсерваторий, что сужает число действующих квантовых теорий.

Наука — это форма творчества. Поэтому мы хотим поделиться с вами высказыванием Петра Леонидовича Капицы о природе творческой деятельности. А вы согласны с этим утверждением?

Во все времена людям хотелось приоткрыть завесу тайны и заглянуть в будущее. На Международном научно-фантастическом симпозиуме «Создавая будущее» команда Университета будущих технологий и Российского квантового центра обсудила изменения, которые повлечет за собой внедрение в нашу жизнь квантовых технологий и навыки, необходимые специалисту индустрии будущего. ➡

Новая модель описывает пределы масштабирования «шумных» квантовых компьютеров

Сложность в борьбе с шумами в квантовых вычислителях привела к тому, что физики стали отдельно развивать область «шумных» квантовых вычислений (NISQ). «Шумное» устройство намного проще масштабировать, но наличие ошибок из-за шумов накладывает свое ограничение на точность. При определенном уровне ошибок увеличение числа кубитов уже не будет давать прироста вычислительной мощности. Исследователи из компании Zapata AI и Барселонского института науки и технологий создали аналитическую модель, позволяющую оценить перспективы разумного масштабирования «шумных» квантовых компьютеров.

Модель также позволяет оценить, как можно улучшить точность операций с помощью кодов коррекции ошибок и обозначить границу между NISQ-системами и первыми квантовыми компьютерами, способными выполнять безошибочные операции.

«Это ближе всего к представлению о чуде»

Алексей Семихатов считает, что развитие квантовой науки нужно человечеству, чтобы оно баловало себя «чудесами».

А вы знаете ответ на этот вопрос?

Начали дискуссию с популярного, но не очевидного вопроса: «А есть ли в России квантовый компьютер?»

👉Отвечает Максим Острась

«Квантовая индустрия — шаг в будущее»

Так называется панельная дискуссия, которая пройдет сегодня в рамках симпозиума «Создавая будущее» при поддержке Госкорпорации «Росатом».

За последние 30 лет технологии так шагнули вперед, что сложно представить, какими они будут через 30 лет. Эксперты все же попробуют представить новый высокотехнологичный мир.

⚡️Модератор
🟣Руслан Юнусов, советник генеральнного директора Госкорпорации «Росатом»;

🎙Спикеры
🟠Максим Острась, генеральный директор Российского квантового центра;
🟠Алексей Семихатов, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией теории фундаментальных взаимодействий отделения теоретической физики Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, популяризатор науки, телеведущий;
🟠Юлия Сухорослова, генеральный директор АО «Нанотроника», ГК «Элемент»;
🟠Кирилл Лахманский, генеральный директор ООО «Совтехпром»;
🟠Сергей Слюсаренко, писатель-фантаст, доктор физико-математических наук, доцент кафедры ядерной физики БГУ;
🟠Валерия Касамара, ректор, Университет будущих технологий;
🟠Павлос Лагудакис, профессор, директор Центра фотоники и фотонных технологий, Сколковский институт науки и технологий.

Эксперты обсудят:
🟢Что нужно сделать сегодня, чтобы квантовая индустрия появилась завтра?
🟢Что будет, когда появится квантовый компьютер мощностью в 1 миллион кубитов?
🟢Как квантовые технологии изменят жизнь людей?

🔜6 ноября
13:40 — 15:10
Трансляция и все подробности по ссылке.

В Китае разработали подход, позволяющий использовать атомы иттербия для создания квантового аналога кота Шредингера с рекордно долгим временем жизни — порядка 23 минут

Группе китайских ученых удалось обойти стандартный предел точности SQL, который накладывается принципом неопределенности Гейзенберга. 

Они поймали атомы иттербия-173 в оптические ловушки и охладили их до температуры, близкой к абсолютному нулю. Облучив их лазером, ученые смогли изменить направления вращения ядер двух атомов иттербия и запутать их друг с другом.  Полученное состояние называют состоянием кота Шредингера, в эксперименте его время жизни составило около 23 минут. Это позволило ученым измерить магнитные поля с точностью, превышающей SQL в 3,2 раза.

Разработанный подход можно использовать при создании сверхчувствительных атомных часов и проводить замеры положений микроскопических объектов или сверхмалых колебаний различных полей. 

9 ноября состоится «Выходной с Открытой лабораторией»

🧑‍💻 Приглашаем проверить свои знания по физике, химии, биологии и географии, а наши ученые помогут разобраться, если вдруг возникнут сложности. Тех, кто наберёт максимальное количество правильных ответов, ждут сувениры от Сколтеха и книги от издательства «Альпина нон-фикшн».

«Открытая лабораторная» обещает быть увлекательной, ведь в роли завлаба выступит Дмитрий Чермошенцев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Российского квантового центра, младший научный сотрудник Сколтеха, руководитель группы в «Росатом — Квантовые технологии».

Но это еще не все — после прохождения «Открытой лабораторной» проведем для вас экскурсию по нескольким научным лабораториям Сколтеха и Российского квантового центра, а еще сможете заглянуть в Фаблаб — мастерскую, где каждый желающий может изготовить свои детали!

🕓 9 ноября, 14:00
📌 Москва, ИЦ «Сколково», Большой бульвар, д. 30, стр. 1
Регистрация и остальные подробности по ссылкe.

Великие тоже спорят, да еще как! Хотим поделиться с вами диалогом из спектакля «Копенгаген», в котором Вернер Гейзенбрег остроумно подшутил на Нильсорм Бором.

Физики впервые использовали кварки и глюоны для описания свойств атомного ядра

Физики много десятков лет пытались выяснить, из чего состоят атомные ядра. Оказалось, что при относительно низких энергиях атомные ядра ведут себя так, будто они состоят из нуклонов — протонов и нейтронов, — тогда как при высоких энергиях в атомных ядрах «видны» партоны (кварки и глюоны). Результаты столкновений атомных ядер с электронами достаточно хорошо воспроизводятся с использованием либо одной, либо другой модели, в зависимости от энергии.

Этот многолетний тупик преодолели ученые из международной коллаборации nCTEQ по кварк-глюонным распределениям. Физики воспользовались данными о высокоэнергетических столкновениях, включая собранные на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. Они изучали партонную структуру атомных ядер на высоких энергиях, которая сегодня описывается функциями распределения партонов (parton distribution functions, PDFs).

Эти функции показывают, как распределены кварки и глюоны внутри протонов и нейтронов и по всему атомному ядру. Это позволяет экспериментально определить вероятность образования конкретной частицы при столкновении электрона или протона с ядром.

Предложенный авторами подход расширяет описание функций распределения партонов и обеспечивает более точное описание экспериментальных данных по сравнению с традиционными методами. Например, он помог внести улучшения для моделирования явления спаривания определенных нуклонов.

Продемонстрировано сильное регулируемое взаимодействие между андреевскими кубитами

Андреевский кубит представляет собой гибридную систему, которая состоит из спинового кубита, помещенного в ближнюю зону джозефсоновского контакта. Из-за спин-орбитального взаимодействия ток, протекающий через джозефсоновский переход, зависит от состояния спинового кубита. Теоретически такая платформа сочетает в себе достоинства как спиновой, так и сверхпроводниковой платформы.

Исследователи Технического университета Делфта впервые создали настраиваемую связь и запутанность между различными андреевскими кубитами. Следующим этапом должна стать реализация быстрых и точных двухкубитных гейтов на их основе.

Пришло время для дайджеста новостей!

В России разработаны многоразовые накопители водорода из сплава титана и железа
Накопители способны сорбировать и десорбировать водород несколько тысяч циклов с потерей эффективности не более 5-10%, помимо этого, их стоимость в три раза ниже импортных аналогов.

Поставлен рекорд по «долгоживучести» кота Шредингера
Китайские ученые создали на основе холодных атомов иттербия-173 квантовый аналог кота Шредингера с рекордно долгим времени жизни около 23 минут. Результат можно использовать при разработке сверхчувствительных атомных магнетометров.

Физики изучили влияние парных связей между нуклонами на партоны в атомных ядрах
Для этого ученые проанализировали данные ядерных экспериментов высоких энергий и показали, как парные связи между протонами и нейтронами внутри ядер меняют их структуру на уровне партонов. Результаты подтверждают гипотезу о доминировании протон-нейтронных пар в большинстве ядер.

🏅В эфире Российского радиоуниверситета раскрыли все тайны Нобелевских премий по физике и химии в 2024 году

Ведущий научно-просветительской программы Дмитрий Конаныхин вместе с Алексеем Федоровым, PhD по теоретической физике, руководителей научной группы Российского квантового центра «Квантовые информационные технологии», директор Института физики и квантовой инженерии Университета науки и технологий МИСИС, обсудили, почему именно эти работы были отмечены Нобелевским комитетом, а также в чем отличие применения искусственного интеллекта в исследованиях по физике и химии.

Прекрасная рекомендация на выходные — интервью по ссылке.

Разработан алгоритм, позволяющий использовать рассеянный свет для получения детальных голографических изображений внутренних органов тела человека

В диагностике важную роль играет детальная и объемная визуализация органов. Один из вариантов такой визуализации — голограмма. Отчетливая трехмерная голограмма органа позволяет во время исследования хорошо рассмотреть орган, более детально и точно изучить и измерить его и пронаблюдать за его работой в динамике. Кроме того, ее можно использовать для выполнения высокоточных хирургических мини-инвазивных операций. Проблема в том, что для работы подобных прототипов требуется или очень большое число замеров, или очень дорогой пространственный модулятор света, или же априорные знания о том, как устроен изучаемый объект.

Израильские физики обошли все эти проблемы при помощи созданного ими алгоритма, который позволяет использовать данные, собираемые при помощи обычной голографической камеры, для создания сразу нескольких виртуальных аналогов пространственного модулятора света. Они помогают ученым извлекать полезную информацию из лучей света, рассеянных внутри изучаемого объекта, и использовать ее для реконструкции трехмерного изображения.

Реальность зачастую удивительнее любых фантазий. А квантовая физика — возможно самая красивая и странная наука на свете. Сегодняшняя цитата Нильса Бора посвящается ученым и всем людям, дерзнувшим разгадать тайны вселенной.

Физики измерили тепловой эффект Холла в образцах и обнаружили заметное влияние фононов на протекание процесса

Когда физики помещают в поперечное магнитное поле проводник и пропускают через него ток перпендикулярно полю, то на краях образца возникает разность потенциалов и получается классический эффект Холла. Если же создать в образце тепловой градиент и направить его перпендикулярно магнитному потоку, то можно зарегистрировать возникновение электрического тока в материале — это уже тепловой (термический) эффект Холла.

А не так давно ученые обнаружили тепловой эффект Холла в планарной конфигурации, то есть и тепловой, и магнитный поток были направлены в одной плоскости. Виновниками такой аномалии физики обычно называют хиральные магноны или майорановские фермионы. Но недавно группе ученых из Канады, Германии, Франции, США и Японии удалось экспериментально опровергнуть это предположение. Они обнаружили заметный вклад в результат от тепловых фононов в кристаллах при полном отсутствии такового от магнонов.

Эксперимент проводился на очень тонких монокристаллах разных сверхпроводящих купратов. Для получения эффекта Холла ученые провели тепловой ток вдоль длинной стороны кристалла, а магнитное поле расположили сначала перпендикулярно, а затем параллельно току, чтобы сравнить значения теплового эффекта Холла и планарного.

Противоречие с гипотезой, согласно которой термические фононы не могут возникнуть в подобных структурах из-за высокой кристаллической симметрии, физики объяснили тем, что в исследуемых образцах оказались различные примеси, дефекты и антиферромагнитные домены, на которых рассеялись фононы.

🍿Нейросетевое кино в Питере от проекта «Кинокод»

«Кинокод» — это не просто пространство, где ИИ показывает фильм и читает лекции. Это первое подобное событие в России, где наука встречается с искусством, а технологии оживают прямо на глазах зрителей. Гости станут свидетелями рождения новой эры в кинематографе и смогут лично познакомиться и пообщаться с пионерами индустрии:

🟠 Сергей Марков — эксперт по нейросетям, ML-разработчик;
🟠 Дмитрий Чермошенцев — руководитель группы в Росатом «Квантовые технологии», старший научный сотрудник Российского квантового центра;
🟠 Павел Перегудов — основатель конкурса AI-фильмов MyFilm48;
🟠 Ариадна Крылова — известный галерист, специалист в области АI-искусства;
🟠 Лев Бахирев и Женя Мелихан — талантливые AI-художники.

Гостей «Кинокода» ждут эксклюзивные показы лучших нейросетевых фильмов, дискуссия о будущем кино и искусства в эпоху искусственного интеллекта и, конечно же, общение и знакомства с единомышленниками.

⏱8 ноября, 19:00
🗺Санкт-Петербург, ул. Караванная, 12
Вход бесплатный

Зарегистрироваться можно по ссылке.

Классический интернет объединили с квантовым

В Институте фотоники при Лейбницком университете Ганновера разработали новую концепцию устройства для совместной передачи запутанных фотонов и обычных когерентных лазерных импульсов по одночастотному оптоволокну. Исследователи изменяли длину волны лазерного импульса так, чтобы она соответствовала длине волны запутанных фотонов, и использовали временное мультиплексирование для разделения сигналов.

Эксперимент показал, что запутанность фотонов хорошо сохранялась при таком способе передачи. Эти результаты могут стать важным шагом в реализации будущих гибридных квантово-классических телекоммуникационных сетей.

Разработана система сжатия света для повышения чувствительности обнаружения гравитационных волн

В 2017 году команда ученых из Калифорнии получила Нобелевскую премию по физике за почти сорокалетнюю работу по разработке и созданию гравитационно-волновой антенны, позволившей зарегистрировать гравитационные волны. Еще в процессе проведения экспериментов проект разросся и получил название LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Обсерватория LIGO детектирует гравитационные волны с помощью лазера. Лазерный луч разделяют и отправляют по двум длинным перпендикулярным тоннелям, а после собирают обратно с помощью зеркал (интерферометр). Мельчайшие различия в лучах указывают на присутствие гравитационных волн. Они расширяют пространство-время в области тоннелей и вносят изменения в параметры лазерного луча.
С момента создания обсерватории ученые знали, что отличить гравитационные волны от квантовых флуктуаций сложно, поэтому они постоянно работают над повышением чувствительности системы.
Повысить чувствительность физикам удалось, заменив когерентный лазерный сигнал на сжатый свет. Для этого они накачивали лазером нелинейные кристаллы, а полученные сигналы отправляли в тот же интерферометр.

Разработанная система позволила увеличить количество обнаруживаемых гравитационных волн вдвое, что открывает возможности для следующих исследований.

Европейское и канадское аэрокосмические агентства протестируют квантовые магнитометры на околоземной орбите

Большое число экспериментов требует высокостабильных по частоте источников электромагнитных сигналов (радиодиапазона или оптических). Такие источники называют стандартами частоты. Рубидиевый стандарт, или рубидиевые атомные часы, — это стандарт частоты, в котором выходную частоты задает сверхтонкий переход электронов в атомах рубидия-87. Его используют для управления частотой телевизионных станций, базовых станций сотовой связи, в тестовом оборудовании и глобальных навигационных спутниковых системах. Новый британский эталон стандарта создала компания Infleqtion в рамках проекта Национального центра измерения времени (NTС). Его точность составляет 5х10^-15, а вес — около 50 кг.

Еще более высокую точность — до 10^-18 — будут иметь оптические атомные часы, использующие атомы стронция, иттербия или тулия. Работа по их созданию ведется в разных странах мира, включая Россию.

Физики впервые засняли перемещение зарядов через границу полупроводников

Работа солнечных батарей основана на выбивании фотонами электронов. Электроны, которые получили энергию, а вместе с ней и скорость, двигаются по полупроводнику и могут эту энергию терять. Они могут замедляться в электрическом поле или сталкиваться с кристаллической решеткой и нагревать полупроводник. 

Для увеличения эффективности структура солнечных батарей состоит из большого числа слоев и включает в себя гетеропереходы из двух разных полупроводников. Замедление электронов при переходе через стык может вызывать наличие зарядов рядом с ним. Это утверждение обосновано теоретически, но экспериментально зарегистрировать его еще не удавалось.

В визуализации прохождения зарядов помогли сверхбыстрые лазерные импульсы, которые работали как затвор для электронов. Физики исследовали гетеропереход кремний-германий, облучая его лазерными импульсами вблизи стыка. Электронный микроскоп позволял при этом делать до триллиона кадров в секунду — этого оказалось достаточно, чтобы собрать полноценное видео.

Способность визуализировать этот процесс на практике позволит ученым, работающим с полупроводниковыми материалами, проверять свои теории и подтверждать косвенные измерения.   

🧠 Прорыв в термогенетической нейромодуляции для возможной хронической терапии мозга

Исследование ученых научного центра LIFT, Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России, РНИМУ им. Н.И. Пирогова и других научных организаций показало, что термочувствительный ионный канал TRPV1 у человека может служить безопасным и эффективным термогенетическим инструментом для хронической нейромодуляции. Это открывает путь для передовых исследований мозга и потенциальных методов лечения нейропатологических состояний. Исследование опубликовано в журнале Cellular and Molecular Life Sciences.

📔 Эта работа решает важнейшие вопросы, связанные с будущими клиническими применениями термогенетики — метода, при котором используются термочувствительные ионные каналы для управления нейронами. Синтетические методы нейромодуляции (такие как оптогенетика и термогенетика), могли бы обеспечить точную и неинвазивную стимуляцию мозга при различных нейропатологиях, однако предыдущие исследования сталкивались с трудностями, связанными с иммунным ответом, цитотоксичностью и безопасностью при хроническом использовании. Новое исследование — первое, которое всесторонне решает эти проблемы.

Исследователи разработали комплексный подход, сочетающий экспрессию человеческого ионного канала TRPV1 (hTRPV1) в возбуждающих нейронах мозга мышей и передовую оптоволоконную технику. Активация этих нейронов осуществлялась с помощью инфракрасного лазера через оптоволоконный нейроинтерфейс, при этом поддерживался температурный диапазон, исключающий повреждение тканей. Причем многократная активация со временем не вызывала видимых повреждений ткани мозга, что предполагает возможность безопасной хронической нейромодуляции с использованием hTRPV1. Применение именно человеческих ионных каналов для нейромодуляции, позволит избежать иммунных реакций в будущих применениях для лечения людей.

Теперь перед учёными стоит задача тестирования термогенетики в доклинических моделях таких заболеваний, как эпилепсия и двигательные нарушения. Успешные результаты откроют путь к использованию этой технологии в клинической практике, что может стать важным шагом в лечении сложных заболеваний мозга.

Вышел новый выпуск программы «Мы и наука. Наука и мы»

На этот раз оптимисты и скептики попробуют ответить на вопрос, действительно ли через 10 лет можно будет создать человеческий мозг?

Гости выпуска обсудили, как достижения современной техники в области науки и медицины помогают лучше понять работу мозга и каким образом нейронные связи формируют нашу личность, а также смогут ли ученые воссоздать мозг человека уже через 10 лет.

Среди скептиков — Максим Острась, руководитель QLU, руководитель проекта Российского квантового центра по применению квантовых сенсоров в медицине.

Вы относите себя к оптимистам или скептикам? А может быть, вам просто интересно понять, как развивается современная наука в этом направлении? Смотрите выпуск программы по ссылке.

Аспиранты Льва Давидовича Ландау надолго запомнили случай с Полем Дираком. Дау относился к английскому физику с глубоким уважением, любил его за необыкновенно веселый, открытый характер и чрезвычайно высоко ценил его работы. Он повторял, что Дирак трижды заслужил право принадлежать к высшему, нулевому классу: за создание квантовой механики, за релятивистскую квантовую теорию электрона и за квантовую электродинамику. Сегодня мы расскажем вам смешную историю, произошедшую с двумя гениями.

Яркий сжатый вакуум сгенерировал высокие гармоники

Обычно ученые получают высокие гармоники путем накачки образца когерентным светом, но эффективность такой накачки может быть ограничена энергией фотонов, насыщением и потерей фазовой синхронизации. Эффективность генерации можно было бы повысить, используя сжатые состояния света. Ученые уже применяют такие состояния, например, в фотонном процессоре. Однако в приложении к генерации высоких гармоник использование сжатых состояний света до сих пор рассматривалось лишь теоретически.

Группе физиков из Германии, Израиля и Канады удалось экспериментально сгенерировать высокие гармоники в твердом теле при помощи такого состояния.

Для сравнения физики накачивали кристалл когерентным классическим светом и ярким сжатым вакуумом. В итоге они обнаружили, что при одинаковой интенсивности накачки генерация гармоник квантовым состоянием света эффективнее в 5–15 раз, в зависимости от порядка гармоники. 

Муаровые экситоны в роли кубитов: впервые измерено время когерентности

📔Муаровые экситоны представляют собой локализованные в интерференционных полосах пары электрон-дырка в слое 2D-полупроводников. Теоретически они могут выполнять функцию кубитов, однако из-за дифракционных ограничений достаточно сложно выделить оптический сигнал только от одного экситона.

Ученые из университета Киото, используя интерферометрию Майкельсона, впервые измерили время квантовой когерентности одиночного муарового экситона. При температуре 4К оно составило 12 пикосекунд — это значительно дольше, чем у экситона в исходном двухслойном 2D-полупроводнике.

Пришло время для дайджеста новостей!

Астрономы отыскали потенциальный «паровой мир»
Телескоп «Джеймс Уэбб» определил, что атмосфера субнептуна GJ 9827d богата металлами и водяным паром, что вписывается в модель «парового мира».

Физики решили загадку дуг Ферми
Австрийские ученые изучили динамику электронов в сверхпроводнике и нашли причину необычного поведения элементарных частиц и смогли построить модель, описывающую это поведение.

Разработан уникальный сенсор для обнаружения инертных газов
Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Чернышевского (СГУ) разработали сенсор на основе нанопленок оксида олова. Он позволит обнаруживать атомы инертных газов.

Квантовый дарвинизм подтвердили с помощью моделирования

Группа ученых из Бразилии, Великобритании и Италии изучила поток информации из кубита в окружающую среду конечного размера. В результате им удалось выяснить, что информация о состоянии системы возвращается обратно при этом избыточно кодированная.

Физики связали это с проявлением квантового дарвинизма, при котором внешний мир ограничивает набор измерений открытой квантовой системы. В качестве квантовой системы они использовали однокубитный спин углерода из группы СН2 молекулы адамантана С10Н16 и который поместили в сильное статическое магнитное поле. Кубит был связан с окружающей средой, состоящей из двух линейных цепочек по N кубит в каждой.

Проведенный эксперимент позволил физикам зафиксировать немарковость процесса передачи информации.

Неудивительно, что высказывание, которым мы делимся с вами сегодня, принадлежит автору принципа неопределенности — Вернеру Гейзенбергу.

Изобретена «линейка», способная измерять внутримолекулярные расстояния с точностью до размера атома

Когда структура белка разрушается, происходит изменение его формы, что может спровоцировать развитие целого ряда тяжелых последствий, например изменение структуры тау-белка, который отвечает за корректную работу нейронов. Поэтому важно вовремя проводить диагностику белков.

Группа немецких физиков из Института Макса Планка создала внутримолекулярную «линейку», которая способна измерять расстояние внутри белков в диапазоне от 0,1 до 10 нанометров в зависимости от структуры белка.

«Линейка» представляет собой флуоресцентные молекулы, которые крепятся к исследуемому белку. При освещении их лазерным пучком физики контролируют испускаемый свет, тем самым происходит измерение расстояния между ними.

Наука — это не сложно и не скучно. Не верите?

👉Тогда смотрим второй сезон шоу «Наука для всех» с ведущими Алексеем Федоровым и Романом Каграмановым.

Рассказывают о сложных процессы простым языком, а приглашенные звезды должны понять суть и пересказать. Эх, если бы в школе были такие интересные уроки физики...

В гостях известные блогеры — Карина Кросс, Ян Дилан, Саша Стоун, Аня Покров и другие — разбираются с научными теориями.

Поднимает настроение и IQ 😉

💎Первая в мире демонстрация электронно-дырочного кристалла

📔В так называемых электронно-дырочных кристаллах могут возникать экзотические квантовые эффекты, в том числе сверхтекучесть, которая проявляется в движении электронов и дырок в противоположных направлениях без сопротивления и рассеивания энергии. Поиск таких материалов в природе долгое время не приносил результатов.

Исследовательская группа из Национального университета Сингапура (NUS) впервые доказала существование электронно-дырочных кристаллов в легированном изоляторе Мотта альфа-хлорида рутения(III). Для того чтобы электроны и дырки не рекомбинировали, материал был разделен на слои с помощью графена. Это открытие показывает новые возможности создания материалов с необычными свойствами для электроники будущего.

Физики создали улучшенный детектор одиночных фотонов инфракрасного диапазона для астрономических исследований

Астрономические исследования в диапазоне тепловых инфракрасных и миллиметровых волн длиной 5–2000 микрометров очень интересны астрофизикам. Там можно обнаружить наличие экзогигантов у белого карлика или увидеть признаки вулканизма на суперземле. Одно из слабых мест таких исследований — однофотонные инфракрасные детекторы: они либо не могут работать в нужном диапазоне длин волн, либо обладают низкой чувствительностью, либо подходят не для всех сигналов по мощности.

Физики из Нидерландов и США разработали детектор инфракрасного излучения, который использует принцип кинетической индукции: когда фотон поглощается сверхпроводником, в последнем происходит разрыв куперовской пары, а чем меньше куперовских пар остается в сверхпроводнике, тем выше оказывается вклад в энергию электрического тока за счет кинетической энергии носителей.

Устройство работает на длине волны 25 микрометров и способно фиксировать как одиночные фотоны, так и непрерывный поток. Исследователи подчеркнули его универсальность и предположили, что это позволит использовать детектор в широком диапазоне входной мощности для открытий в области астрофизики и космологии.

Сегодня мы хотим рассказать вам о способе проверить добросовестность человека, который использовал Пётр Леонидович Капица, будучи студентом.

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. 

QApp и лаборатория инноваций группы «Московская биржа» завершили пилотный проект по квантово-устойчивой защите

Проект был направлен на решение задач по повышению безопасности канала передачи резервных копий данных большого объема между удаленными ЦОДами.

Российские ученые и программисты готовятся к серийному внедрению продукта, который имеет важное значение для информационной безопасности граждан во всех сферах жизни.

Ввод решения в промышленную эксплуатацию станет возможным после принятия новых государственных стандартов по постквантовой криптографии.

Петр Леонидович Капица — лауреат Нобелевской премии по физике за открытие явления сверхтекучести жидкого гелия — известен также работами в области изучения сверхсильных магнитных полей и удержания высокотемпературной плазмы. Мы нашли забавный момент в его переписке с Эрнестом Резерфордом и спешим поделиться им с вами!

В России разработали решение для квантовой защиты мобильных коммуникаций

Компании QRate и «Микрон» при поддержке АО «Центр исследований и разработок» и МФТИ разработали прототип программно-аппаратного комплекса, позволяющего использовать технологию квантового распределения ключей в любых пользовательских устройствах. Это первая российская разработка, позволяющая обеспечить полноценную защиту информации как в отдельных приложениях, так и во всей сетевой мобильной инфраструктуре.

Программно-аппаратный комплекс состоит из системы квантового распределения ключей, смарт-карты на базе защищенного отечественного микроконтроллера и программного обеспечения для смартфона. Сертификация системы запланирована на конец 2025 года.

Свет заперли между зеркалами и охладили до комнатной температуры

📔 Добиться основного состояния в сложных квантовых системах, чтобы макроскопически наблюдать квантовые эффекты, можно с помощью термализации — вымораживания тепловых колебаний. Это приводит к тому, что исследуемая материя превращается в конденсат Бозе — Эйнштейна — агрегатное состояние вещества, в котором большинство элементарных частиц с целым спином (бозонов) находится в одинаковом минимально возможном квантовом состоянии. Например, чтобы охладить атомы до такого состояния, ученые применяют оптические решетки.

В свою очередь, оптики использовали контакт с равновесным резервуаром для охлаждения фотонного газа, чтобы получить бозе-конденсат. Этот способ перехода фотонов в основное состояние лучше классического метода чередования усиления и потерь излучения, так как последний ограничен с энергетической точки зрения. При этом исследователи продолжают поиски новых методов охлаждения фотонного газа.

Физики из Боннского университета во главе с Андреасом Редманном превратили свет в конденсат Бозе — Эйнштейна с помощью красителя и двух почти идеальных зеркал. В результате фотоны проявили квантовые свойства в масштабе, который можно увидеть невооруженным глазом. Результаты исследования, опубликованного в Physical Review Letters, помогут в приготовлении запутанных квантовых состояний.

Пришло время для дайджеста новостей!

«Джеймс Уэбб» проследил за процессом роста ядра и диска у галактики
Галактика JADES-GS+53.18343−27.79097 существовала спустя всего 700 миллионов лет после Большого Взрыва. В будущем она может стать массивной системой, почти не рождающей звезды.

Изобретена «линейка», способная измерять внутримолекулярные расстояния с точностью до размера атома
Измерение расстояний между белками в нанометровом масштабе обычно производят с помощью специальных микроскопов. Новая «линейка» может измерить внутримолекулярные расстояния с более высокой точностью по сравнению с микроскопами.

Из графена сделали квантовый аналог термопары
В многослойных конструкциях из графена и нитрида бора ток возникает при «нагреве» электронов инфракрасным излучением, что можно использовать для создания нового класса инфракрасных камер.