РКЦ | Центр притяжения

Крупнейшее англоязычное издание Гонконга South China Morning Post выпустило статью о том, как научное сотрудничество России и Китая смещает центр тяжести в мировой науке. Генеральный директор РКЦ Максим Острась дал свой комментарий изданию и рассказал, что ждет индустрию. Собрали для вас главные тезисы Максима: 🔹 От лаборатории к промышленной стабильности. Главная задача российской дорожной карты в области квантовых технологий сегодня — индустриализация. Мы переводим наши недавние прорывы (в частности, в архитектуре квантовых вычислений на основе ионов) в реальные бизнес-решения для глобальных рынков. 🔹 Будущее пишется на нашем континенте. Мы восхищаемся успехами китайских коллег — создание компьютера Jiuzhang 4.0 по-настоящему выдающийся шаг. Достижение «квантового превосходства» станет достижением не одной страны, а результатом коллективных усилий тех, кто выбирает открытое технологическое развитие. 🔹 «Российско-китайский квантовый коридор». Текущие форматы партнерства уже не вмещают весь потенциал совместной работы. Мы надеемся на запуск новых масштабных механизмов научного и финансового сотрудничества на высшем уровне. Читать статью полностью (на английском языке).

Обычно летящая тарелка в столовой предвещает внеочередную уборку. Но если за ее полетом наблюдает скучающий гений, она вполне может предвещать Нобелевскую премию.

Прямое обнаружение нового рекордно далекого галактического бара Группа астрономов из Лейденской обсерватории сообщила о прямом обнаружении нового рекордно далекого галактического бара (центральной перемычки). Центральная перемычка — одна из самых распространенных структур дисковых галактик: она есть у 50–70 % спиральных галактик, включая Млечный Путь. Считается, что бары возникают из-за нестабильностей во вращающемся звездном диске под воздействием внутренних или внешних возмущений и формируются постепенно в течение миллиардов лет. Обнаруженный бар входит в состав галактики GN20, наблюдения за которой велись в инфракрасном диапазоне при помощи инструментов NIRCam и MIRI «Джеймса Уэбба», а еще — в субмиллиметровом диапазоне при помощи наземного радиотелескопа NOEMA. Красное смещение галактики GN20 составляет 4,055, что означает, что ее видно такой, какой она была через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Обнаруженная перемычка содержит как газ, так и звезды, и способна объяснить крайне высокий темп звездообразования в GN20 (более тысячи масс Солнца в год) — она направляет потоки газа и пыли в центральную зону галактики.

Google приступил к разработке нейтрально-атомных процессоров Google уже давно развивает сверхпроводниковую квантовую платформу, а недавно начал работу и с платформой на нейтральных атомах. Параллельное развитие двух направлений компания объясняет их техническими особенностями. Сверхпроводниковые процессоры отличаются высокой скоростью вычислений, тогда как системы на нейтральных атомах проще масштабировать до десятков тысяч кубитов при сохранении высокой связности. Это упрощает и удешевляет создание отказоустойчивых архитектур. Развивая оба направления одновременно, Google стремится к созданию оборудования для максимально широкого спектра задач: от сложного моделирования до крупномасштабной оптимизации. Над направлением нейтрально-атомных систем Google будет работать совместно со своей портфельной компанией QuEra.

Пришло время для дайджеста новостей! 🔘 NASA опубликовало снимки Марса, полученные межпланетной станцией Psyche во время гравитационного маневра у планеты. Аппарат приблизился к поверхности Марса на минимальное расстояние в 4609 километров и вел съемку планеты до, во время и после маневра. 🔘 Физики сделали кубиты из вихрей Абрикосова. Группа физиков из Германии и Бельгии научилась менять и считывать состояние вихрей Абрикосова с помощью микроволновых методов квантовой электродинамики. Время когерентности и релаксации вихрей достигает микросекунд и сопоставимо с параметрами современных сверхпроводящих кубитов. 🔘 «Джеймс Уэбб» обнаружил на горячем юпитере WASP-94A b цикл рождения и гибели водяных облаков. Облaкa формируются в вечерней зоне, переносятся ветрами через ночную сторону экзопланеты и испаряются в утренней области.

Разработана установка для превращения солнечного света в водород с рекордной эффективностью Исследователи из Института солнечной энергетики имени Фраунгофера создали фотоэлектрическую систему электролиза воды на основе микроконцентраторных фотоэлектрических элементов, соединенных с электролизом с протонно-обменной мембраной. Внешние испытания продемонстрировали эффективность преобразования солнечной энергии в водород — 31,3%. Конструкция установки состоит из алюминиевой рамы, которая удерживает массив линз Френеля на фокусном расстоянии 80 мм от солнечных элементов, с регулировкой для точной настройки выравнивания. Солнечные элементы установлены на медных подложках, закрепленных на большой медной опорной пластине. К задней части опорной пластины прикреплен последовательно соединенный электролитический блок PEM, электрически и термически связанный с системой CPV через титановые винты и медный интерфейс. Ранние варианты конструкции установки включали в себя двух- и трехпереходные концентрирующие элементы на основе соединений III-V групп, которые обеспечивали эффективность преобразования солнечной энергии в водород до 19,8% на открытом воздухе и около 30% в помещении, но требовали сложной настройки системы.

Специалист в области информатики, профессор Рэнди Пауш прочел свою знаменитую «Последнюю лекцию», зная о том, что уже неизлечимо болен. Тем не менее он говорил не о смерти, а о том, как правильно жить. Рэнди Пауш оставил нам множество уроков, и один из самых мудрых из них касается отношения к провалам.

Компания Astrolab опубликовала список предоставленной NASA полезной нагрузки для своего первого лунохода FLIP В список полезной нагрузки вошли лазерный ретрорефлектор, лидарная система для создания трехмерных карт местности, эксперимент LDES для оценки изменения тепловых свойств аппарата из-за накопления на нем лунной пыли, а также прибор METAL, который разработан совместно с компанией Interlune, намеренной освоить добычу гелия-3 на Луне и его доставку на Землю. Помимо этого, Metal предназначен для оценки содержания этого изотопа в реголите в зоне высадки ровера. Четырехколесный луноход FLIP массой 500 килограммов сможет перевозить до 30 килограммов полезной нагрузки. На Луну его доставит посадочный модуль Griffin-1 компании Astrobotic в рамках программы NASA CLPS. Запуск миссии намечен на июль 2026 года, а посадка — в районе кратера Нобиле у южного полюса Луны. Опыт эксплуатации FLIP поможет компании Astrolab разработать более крупный луноход FLEX.

Quantinuum доказал высокую эффективность кодов Iceberg для ионных процессоров Популярные в последнее время коды детектирования ошибок Iceberg эффективно используют преимущества ионных процессоров: полную связанность кубитов и высокую достоверность вычислений. Используя коды Iceberg на 98-кубитном процессоре Helios ученым удалось реализовать 94 логических кубита с обнаружением ошибок и 48 логических кубитов с их исправлением. Это достижение установило рекордное соотношение физических и логических кубитов: почти 2:1 для исправления и приблизительно 1:1 для обнаружения ошибок. Полученные логические кубиты превзошли «точку безубыточности», демонстрируя частоту ошибок в 10–100 раз ниже, чем у их физических аналогов. Для демонстрации возможностей логического процессора ученые смоделировали явление квантового магнетизма, используя 64 логических кубита. Эта задача чрезвычайно сложна для классических систем.

Физики пронаблюдали парадоксальное вращение атомов без нарушения закона сохранения момента импульса В твердых телах атомы способны вращаться коллективно. Эффект Эйнштейна — де Хааса показывает, что изменение намагниченности материала вызывает механическое вращение, подтверждая связь магнитного и механического моментов импульса. Однако напрямую наблюдать перенос момента импульса между разными типами колебаний внутри кристалла до сих пор не удавалось. Исследователи из Центра им. Гельмгольца и Института им. Фрица Габера разработали эксперимент с использованием мощных терагерцевых лазерных импульсов и селенида висмута. Ученые продемонстрировали передачу углового момента между двумя модами решетки. Первая мода заставляет атомы кристалла вращаться по кругу. Второй, сверхкороткий импульс, «измерял» состояние другого типа колебаний, связанного с первым. Во время эксперимента группа ученых подтвердила фундаментальную аналогию между сохранением линейного и углового момента в твердых телах и установила, что аксиальная нелинейная фононика является перспективным инструментом для сверхбыстрого управления свойствами материалов.

SBQuantum приступила к орбитальным испытаниям алмазного квантового магнитометра World Magnetic Model (WMM) представляет собой комплексную модель магнитного поля Земли, которая играет важную роль в обеспечении безопасности и эффективности воздушной и морской навигации. В настоящее время ресурс спутникового оборудования для поддержания WMM исчерпывается, поэтому необходимо его обновление. Предполагается, что алмазные магнитометры, обладающие более высокой чувствительностью, смогут заменить или дополнить существующие измерительные приборы. В качестве одного из перспективных кандидатов для решения этой задачи рассматривается квантовый магнитометр канадской компании SBQuantum. В ходе испытаний он был успешно выведен на орбиту в составе миссии ракеты-носителя SpaceX.

«Джеймс Уэбб» отыскал одну из самых примитивных галактик в ранней Вселенной Первые звезды во Вселенной возникли из вещества с крайне низким содержанием металлов. По мере их эволюции и гибели химическое разнообразие галактической и межгалактической среды увеличивалось. Однако обнаружить звезды населения III — ярких и горячих звезд, практически не содержащих «металлов» — сложно из-за удаленности и слабой яркости содержащих их галактик. Пока ни одна из найденных систем-кандидатов не сочетает экстремально низкую металличность и жесткое ионизирующее излучение, характерные для первых массивных звезд из первичного вещества. Астрономы из Университета Канадзавы сообщили об обнаружении одной из наиболее примитивных в плане химического обогащения галактик среди известных — LAP1-B. Галактика существовала спустя 800 миллионов лет после Большого взрыва, а ее свойства указывают на среду, обогащенную веществом одних из первых звезд во Вселенной. Ученые предполагают, что подобные звезды все еще могут существовать в этой галактике. LAP1-B представляет собой редкое и критически важное звено в процессе перехода от эпохи «Космического рассвета» к сформировавшимся популяциям галактик в ранней Вселенной. Кроме того, система выглядит как прямой прародитель малометалличных ультратусклых карликовых галактик, наблюдаемых в Местной Вселенной на больших красных смещениях Возраст LAP1-B был определен по ее красному смещению. Она видна благодаря эффекту гравитационного линзирования, создаваемого массивным скоплением галактик MACS J0416, расположенным между нами и галактикой.

Знаменитый «принцип запрета Паули» гласит, что два тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Как выяснилось в 1930 году, этот принцип сработал и в браке великого физика — особенно, когда на горизонте появился соперник с абсолютно неприемлемой профессией.

Голландские физики продемонстрировали двухкубитные логические операции на электронах, движущихся по кремниевому чипу В большинстве современных квантовых процессоров кубиты имеют фиксированное положение, а их взаимодействие обеспечивается с помощью управляющих линий или сложных сетей резонаторов. С увеличением числа кубитов такая архитектура становится все более сложной. Исследователи из QuTech Делфтского технологического университета в Нидерландах предложили альтернативный подход — перемещать навстречу друг другу электроны, выступающие носителями кубитов. Предложенный метод они назвали «конвейерный челнок». Суть метода состоит в том, что на кремниевый чип с массивом квантовых точек подаются электрические сигналы, формирующие бегущую волну напряжения. Под ее воздействием квантовые точки — ловушки для отдельных электронов — перемещаются по чипу вместе с электронами, сохраняя их квантовое состояние. При сближении электроны начинают взаимодействовать друг с другом. Кубиты, реализованные на этом методе, позволяют динамически менять топологию соединений прямо во время вычислений, а также выполнять разные протоколы коррекции ошибок без смены оборудования, разграничивая области, где накапливаются «грязные» кубиты для измерения, и чистые зоны для вычислений.

Универсальный набор логических операций в кремниевом квантовом процессоре Для реализации любых квантовых алгоритмов критически важны две составляющие: универсальный набор квантовых гейтов и надежные алгоритмы коррекции ошибок. Если для сверхпроводящих и ионных процессоров эти задачи уже успешно решены (в частности, для исправления ошибок там применяются поверхностные коды и коды Стина), то для кремниевой платформы это оставалось серьезным вызовом. Ранее ученые уже исследовали алгоритмы коррекции ошибок на кремнии, однако продемонстрировать работу отказоустойчивого универсального набора гейтов до сих пор никому не удавалось из-за проблем с частотной скученностью (frequency crowding) и перекрестными помехами (cross-talk). Китайские ученые из Международной квантовой академии в Шэньчжэне заявили, что первыми преодолели это препятствие. В 5-кубитном кремниевом процессоре они сформировали два логических кубита, реализовали универсальный набор гейтов и добились отказоустойчивой (fault-tolerant) работы системы. Более того, с помощью алгоритма VQE они успешно рассчитали на этой архитектуре основное состояние молекулы воды, получив результат, близкий к теоретическому. Это достижение открывает путь к созданию масштабируемых и «безошибочных» квантовых процессоров. Успех именно на кремниевой платформе имеет огромное значение для индустрии: кремний обеспечивает долгое время квантовой когерентности и позволяет использовать уже существующие, КМОП-совместимые (CMOS-compatible) технологии производства, что делает массовый выпуск квантовых чипов технологически и экономически реальным.

Пришло время для дайджеста новостей 🔘 Обнаружена галактика LAP1-B, которая считается одной из самых примитивных галактик в ранней Вселенной. LAP1-B существовала спустя 800 миллионов лет после Большого взрыва, а ее свойства указывают на среду, обогащенную веществом одних из первых звезд во Вселенной. Они все еще могут существовать в этой галактике. 🔘 Исследователи из Института Фраунгофера создали установку, которая превращает солнечный свет в водород с рекордной эффективностью. Установка работает на основе технологии микроконцентраторных фотоэлементов (микро-CPV) и электролизере с протонно-обменной мембраной (PEM). Система показала эффективность 31,3% и за 107 часов испытаний не показала признаков деградации. 🔘 Ученые сообщили о прямом обнаружении нового рекордно далекого галактического бара. Обнаруженный на изображениях галактики бар из звездообразования в GN20 содержит как газ, так и звезды, и способен объяснить крайне высокий темп звездообразования более тысячи масс Солнца в год в GN20.