РКЦ | Центр притяжения

Российские ученые разработали генератор терагерцового излучения на базе сверхпроводников Для астрономии в миллиметровом и терагерцовом диапазоне нужны приемники, которые могут регистрировать очень слабые сигналы из космоса. Чаще всего используют гетеродинную схему: приходящую волну смешивают с сигналом локального генератора. В результате высокая частота переносится в более низкий диапазон, где ее проще усиливать и анализировать электроникой. Качество измерений напрямую зависит от стабильности этого генератора. Такие источники необходимы для проектов вроде Миллиметрон, а также для наземных массивов ALMA и Event Horizon Telescope. Исследователи из Института радиотехники и электроники РАН и МФТИ создали терагерцовый генератор на основе массивов переходов Джозефсона. Переход Джозефсона — это структура из двух сверхпроводников, разделенных тонким диэлектрическим слоем. При подаче напряжения в таком элементе возникает электромагнитное излучение, а его частота задается фундаментальными свойствами сверхпроводника и величиной приложенного напряжения. Если объединить сотни переходов, их излучение можно синхронизировать и получить мощный и стабильный сигнал. Авторы показали, что генератор перестраивается в диапазоне от 100 до 700 гигагерц. Это покрывает несколько атмосферных окон прозрачности, важных для наблюдений. Устройство интегрировано на одном чипе с другими элементами приемника, что снижает потери. По данным команды, синхронизация с эталонным источником обеспечивает высокую спектральную чистоту и эффективность выше 90 процентов. Такой подход может стать основой для новых терагерцовых детекторов в космических и наземных обсерваториях. черной дыры.

Сегодня хотим поделиться с вами цитатой Николы Теслы о том, как относиться к плагиату.

Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) разработали сенсор для ранней диагностики рака по биомаркеру Ученые физического факультета Новосибирского государственного университета разработали терагерцовый сенсор для раннего выявления опухолей. Он нацелен на обнаружение L 2 гидроксиглутарата — метаболита, уровень которого повышается при ряде злокачественных опухолей, включая новообразования мозга, поджелудочной железы и почек. Сейчас его определяют с помощью хроматографии и масс спектрометрии, что требует сложной подготовки проб и дорогостоящего оборудования. Метод основан на том, что два изомера этого соединения по разному взаимодействуют с излучением в терагерцовом диапазоне. У каждого изомера свой спектральный отклик. Ученые измеряют этот отклик и по нему определяют концентрацию вещества. Для этого они создали сенсор, который представляет собой массив золотых наноантенн на кремниевой подложке. Такие структуры усиливают локальное электромагнитное поле и позволяют регистрировать слабое поглощение вещества по его спектральному отклику. Пока устройство настроено на L изомер. Однако для клинической диагностики важно измерять оба изомера. D 2 гидроксиглутарат накапливается при мутациях в генах IDH и служит маркером ряда опухолей, особенно глиом. Одновременное измерение двух форм позволит оценивать не только общий уровень вещества, но и их соотношение, что повышает точность и специфичность анализа.

Сегодня мы расскажем о формуле Эйнштейна, про которую далеко не все знают. Все потому, что она описывает не физическое явление, а нечто более эфемерное.

Физики УрФУ выяснили, что снежинки на самом деле имеют сложную асимметричную форму Почему снежинки почти никогда не бывают идеально симметричными? Ученые до сих пор не могут полностью описать, как растут ледяные кристаллы и как управлять этим процессом. Чтобы разобраться, нужно определить форму их поверхности, понять, устойчив ли режим роста, и измерить скорость удлинения лучей и радиус их вершин в разных направлениях. Такие ветвящиеся кристаллы льда, из которых и состоят снежинки, называют дендритами. Физики из Уральского федерального университета обобщили экспериментальные данные за несколько десятилетий и сопоставили их с расчетами. Они показали, что важную роль играет конвекция — движение воздуха или жидкости вокруг растущего кристалла. Эти потоки меняют распределение тепла и водяного пара, поэтому форма кристалла искажается, и снежинка становится асимметричной. Помимо конвекции на форму и скорость роста лучей влияет степень переохлаждения воды, то есть насколько ее температура ниже точки замерзания. Если убрать конвекцию, кристалл растет в более стабильных условиях. Такие условия можно создать в микрогравитации, например на орбите, где из-за слабого действия силы тяжести почти нет потоков среды. В этом случае кристаллы формируются более симметрично. Новая модель учитывает эти эффекты и точнее описывает реальную форму снежинок.

Европейское космическое агентство интегрирует квантовый ускоритель Bell-1 со своим суперкомпьютером В рамках европейского проекта Quantum Computing for Earth Observation (QC4EO) проводятся исследования, направленные на повышение эффективности спутникового мониторинга земной поверхности. Цели проекта включают оптимизацию группировок спутников, а также улучшение качества и углубленный анализ спутниковых снимков. Выбранный для этой цели квантовый вычислительный модуль (QPU) Bell-1 разработан ирландским стартапом Equal-1 и построен на базе 6-кубитного кремниевого процессора UnityQ. Этот модуль занимает одну серверную стойку и будет использоваться в качестве квантового ускорителя в составе суперкомпьютера ЕКА.

«Хаббл» получил новый снимок протопланетарной туманности «Яйцо» Hubble Space Telescope сделал новое детальное изображение протопланетарной туманности CRL 2688 в созвездии Cygnus. Она находится примерно в тысяче световых лет от Земли и считается одним из самых молодых и близких к Солнцу объектов такого типа. В центре находится звезда на поздней стадии эволюции. Центральная звезда туманности (бывшее ядро звезды) готовится к превращению в белого карлика и еще недостаточно горячая, чтобы ионизировать окружающий газ, поэтому туманность видна благодаря отражению звездного света от облаков газа и пыли.

+4

Сегодня в некоторых странах празднуют Лунный Новый год, а мы решили подвести квантовые итоги года! 2025 год стал одним из самых насыщенных для квантовых технологий за последнее время. Нобелевская премия, рекордные частные инвестиции, рост числа кубитов и точности операций. А что еще? Смотрим в карточках

Новый терагерцовый микроскоп позволил наблюдать движение сверхпроводящих электронов Терагерцевое излучение совпадает по частоте с характерными колебаниями электронов и атомов в твердых телах, поэтому оно особенно удобно для изучения квантовых свойств материалов. Но длина терагерцевой волны в сотни раз больше атомных масштабов, и из-за дифракционного предела ее трудно сфокусировать в маленькое пятно. Это долгое время ограничивало применение ТГц диапазона в микроскопии. Физики из Массачусетского технологического института смогли обойти дифракционный предел — они разработали новый микроскоп, способный сжимать терагерцовое излучение до микроскопических размеров. В качестве демонстрации исследователи изучили тонкий образец высокотемпературного сверхпроводника BSCCO (оксида висмута-стронция- кальция-меди). При температурах, близких к абсолютному нулю, этот материал переходит в сверхпроводящее состояние — «сверхтекучее» движение сверхпроводящих электронов в материале колебалось на терагерцевых частотах. Возможности такого микроскопа имеют важное значение для поиска высокотемпературных сверхпроводников, поскольку терагерцевое излучение позволяет исследовать ключевые свойства материалов. Кроме того технология может ускорить разработку терагерцевой связи — перспективного направления для сверхбыстрой беспроводной передачи данных.

Кубиты-трансмоны на основе тантала демонстрируют миллисекундное время когерентности Сверхпроводниковые квантовые вычислители во многом подходят для масштабируемых квантовых систем. Тем не менее, их развитие ограничено потерями энергии и декогеренцией кубитов. Существенная часть этих потерь связана с дефектами в материалах и на границах слоев, поэтому улучшение материалов напрямую влияет на характеристики устройств без изменения их архитектуры. Исследовательская группа Принстонского университета представила новый сверхпроводниковый кубит на основе тантала с подложкой из высокоомного кремния. В основе инновации лежит архитектура трансмонов, широко применяемая Google и IBM. Однако, в отличие от стандартных материалов, таких как алюминий или ниобий, в новой разработке впервые использован редкоземельный тантал. Это позволило создать трансмон с рекордным временем когерентности 1,68 миллисекунды — показатель, примерно в 15 раз превышающий достижения Google и IBM. Кроме того, точность однокубитных операций в данной системе достигла выдающихся 99,994%. По оценкам ученых, теоретическая замена кубитов в передовом квантовом процессоре Google на разработку Принстона могла бы привести к тысячекратному увеличению его производительности.

Пришло время для дайджеста новостей! 🔘 «Хаббл» рассмотрел протопланетарную туманность Яйцо. Это пример редко наблюдаемой из-за кратковременности, но важной для ученых стадии жизни звезд, подобных Солнцу. Она знаменует собой переход звезды из мира гигантов в мир белых карликов. 🔘 Ученые Новосибирского госуниверситета (НГУ) разработали наносенсор для ранней диагностики рака. При некоторых видах рака из‑за нарушений в обмене веществ в клетках появляются особые маркеры, зеркальные копии одной молекулы. Раннее обнаружение такого биомаркера позволяет начать терапию заблаговременно, а также упростить диагностику. 🔘 Физики Уральского федерального университета (УрФУ) опровергли информацию о правильной геометрической форме снежинок. На самом деле снежинки асимметричны, а сформировать симметричный узор им мешает конвекция, которая влияет на рост кристаллов.

+5

Друзья, поздравляем вас с Днём всех влюбленных! Как всегда, приготовили для вас квантовые валентинки 💙

Химики МГУ синтезировали группу веществ, открывающих новые возможности в области спинтроники Современная электроника использует электрические токи — движение большого числа электронов, из-за чего существуют ограничения на минимальные размеры устройств. Спинтроника работает иначе: в ней информация связана с изменением спина одного или нескольких электронов, а не с их массовым движением. Это позволяет значительно уменьшить размеры устройств и повысить скорость передачи информации, что важно для миниатюризации техники, создания квантовых компьютеров и высокоскоростной памяти. Обычно материалы для спинтроники получают физическими методами напыления, что приводит к дефектам и ограничениям по толщине слоев. Ученые МГУ совместно с сотрудниками Института общей физики РАН предложили иной подход — синтез идеально упорядоченных магнитных гетероструктур на нано- и субнаноуровне чисто химическими методами. В основе работы лежат интерметаллиды с упорядоченной атомной структурой. Комбинируя фрагменты структур AuCu₃ и CaBe₂Ge₂ на основе платины и вводя железо, хром и европий, исследователи получили соединения с чередующимися магнитными и немагнитными слоями и управляемыми магнитными свойствами. На основе этого была разработана методика высокотемпературного синтеза и выращивания кристаллов соединений состава Eu₂Pt₇MP₄₋ₓ (M = Cr, Fe). В дальнейшем авторы планируют расширить класс подобных веществ, варьируя состав и свойства, с целью научиться целенаправленно «конструировать» материалы с заданными характеристиками для будущих спинтронных и квантовых технологий.

Сегодня мы хотим поделиться цитатой Исаака Ньютона, сказанной им после того, как Компания Южных морей превратилась в финансовый пузырь, и он потерял на этом много денег.

Китайские физики впервые заставили тепло двигаться от «холодного» к «горячему» квантовому объекту В соответствии со вторым началом термодинамики, тепло не может переходить само собой от более холодного тела к более теплому. Но оказывается, что квантовые взаимодействия между внешней средой и наборами частиц могут заставлять тепло двигаться в обратном направлении, что поставило под сомнение эту аксиому. Физики из Южного научно-технологического университета Китая удалось заставить тепло двигаться с нарушением второго закона термодинамики в результате внутренних взаимодействий, без наличия квантовых связей с окружающей их средой. Для этого они провели серию опытов с молекулами кротоновой кислоты, простейшего органического соединения, содержащего в себе четыре атома углерода. Исследователи превратили три из четырех атомов углерода в аналоги кубитов, ячеек памяти квантового компьютера, и заставили их последовательным образом сталкиваться с атомами и молекулами из окружающей среды, что привело к «нагреву» этих трех атомов. В перспективе, результаты исследования позволят гибко манипулировать движением тепла внутри квантовых компьютеров, что повысит их защищенность от помех, а также позволит создать так называемые термодинамические вычислители, использующие потоки тепла для переноса и обработки информации.

+6

⚡️ Делимся фотографиями с 41-ой зимней школы физиков-теоретиков «Коуровка» Российский квантовый центр (РКЦ) совместно с Институтом физики металлов УрО РАН выступил соорганизатором 41-ой Международной зимней школы физиков-теоретиков «Коуровка», которая состоялась с 1 по 6 февраля. Зимняя школа — долгожданное событие для юных физиков и проводится раз в 2 года. Сопредседателем организационного комитета выступил руководитель научной группы «Коррелированные квантовые системы» РКЦ Алексей Рубцов. Почетный научный директор РКЦ Георгий Шляпников и заместитель научного директора РКЦ Александр Чернов также выступили лекторами Школы. А участникам школы выдалась отличная возможность представить свои научные работы на постерных сессиях и в формате устных докладов, послушать лекции, посвященные наиболее актуальным проблемам теории конденсированного состояния вещества, а также... покататься на лыжах в свободное время! Немного о зимней школе «Коуровка»: Зимняя школа физиков-теоретиков «Коуровка» регулярно проводится на Урале с 1961 года. Она была организована по инициативе и при непосредственном участии академика С.В. Вонсовского, основателем уральской научной школы по теории твердого тела и физике магнитных явлений.

Итальянские ученые впервые передали информацию между фотонами, излученными различными квантовыми точками Успешная передача квантовой информации между фотонами в квантовых ретрансляторах требует их практически полной идентичности. Ранее квантовые точки, чьи свойства сильно зависят от параметров изготовления, не рассматривались как подходящие источники для этой задачи. Однако немецкие ученые разработали технологию, позволяющую создавать практически неразличимые квантовые точки, генерирующие четко определенные фотоны по требованию. Для демонстрации телепортации одна квантовая точка испустила одиночный фотон, а другая — пару запутанных фотонов. Один из запутанных фотонов, пройдя через 10-метровый оптоволоконный кабель, передал состояние поляризации удаленному фотону-партнеру. Квантовые преобразователи частоты нивелировали оставшиеся различия, сохраняя неразличимость фотонов. Ученым удалось достичь достоверности телепортации на уровне 82%. Команда планирует повысить этот показатель путем стабилизации квантовых точек и совершенствования методов изготовления полупроводников.

На спутнике Юпитера произошло крупнейшее извержение вулканов в Солнечной системе Единственная «галилеева» луна, не покрытая ледяной коркой, выглядит совершенно сухой: ее вулканы извергают соединения серы и силикатную лаву, а недра разогреваются мощными приливными силами Юпитера и соседних спутников. Правда, как именно магма поднимается к поверхности и почему спутник Юпитера Ио покрыт лавовыми озерами и глубокими вулканическими впадинами, по-прежнему неизвестно. Международная группа исследователей разобрались, что зарегистрированная активность была синхронной и охватывала несколько вулканических очагов, расположенных на расстоянии сотен километров друг от друга. Площадь активного региона составила около 65 тысяч квадратных километров — в несколько раз больше, чем у крупнейших известных лавовых озер на спутнике.