Квантовый симулятор с 512 ионами создан в Китае
Для захвата ионов и дальнейшей работы с ними ученые используют разные типы ловушек. Ловушки Пауля, например, удерживают ионы за счет переменного электрического поля высокой частоты — это позволяет очень точно управлять отдельными ионами, а значит, с высокой точностью реализовывать операции над кубитами. В другом варианте — ловушке Пеннинга — ионы удерживаются статическими магнитным и электрическим полями. Благодаря этому микроскопические колебания и нагрев ионов в такой ловушке отсутствуют и ее оказывается проще масштабировать. С другой стороны, точность управления одиночными частицами оказывается ниже, чем в ловушке Пауля.
Над интеграцией двух этих подходов работают ученые из Университета Цинхуа в Китае. Им удалось установить рекорд стабильного захвата и охлаждения 512 ионов иттербия. Физики выполнили измерения квантовых состояний с однокубитным разрешением, а также реализовали с использованием 300 ионов двумерную модель Изинга с дальним взаимодействием, предназначенную для описания намагничивания материала.
Среди планов китайских физиков — дальнейшее масштабирование симулятора и поиск возможности реализации универсальных квантовых вычислений.
Для захвата ионов и дальнейшей работы с ними ученые используют разные типы ловушек. Ловушки Пауля, например, удерживают ионы за счет переменного электрического поля высокой частоты — это позволяет очень точно управлять отдельными ионами, а значит, с высокой точностью реализовывать операции над кубитами. В другом варианте — ловушке Пеннинга — ионы удерживаются статическими магнитным и электрическим полями. Благодаря этому микроскопические колебания и нагрев ионов в такой ловушке отсутствуют и ее оказывается проще масштабировать. С другой стороны, точность управления одиночными частицами оказывается ниже, чем в ловушке Пауля.
Над интеграцией двух этих подходов работают ученые из Университета Цинхуа в Китае. Им удалось установить рекорд стабильного захвата и охлаждения 512 ионов иттербия. Физики выполнили измерения квантовых состояний с однокубитным разрешением, а также реализовали с использованием 300 ионов двумерную модель Изинга с дальним взаимодействием, предназначенную для описания намагничивания материала.
Среди планов китайских физиков — дальнейшее масштабирование симулятора и поиск возможности реализации универсальных квантовых вычислений.
На ускорителе RHIC создали рекордно тяжелые «молекулы» антиматерии
Международный коллектив физиков, работающих с ускорителем тяжелых ионов RHIC (The Relativistic Heavy Ion Collider), впервые создал во время опытов с этой установкой рекордно тяжелые «молекулы» антиматерии, которые состоят из антипротона, двух антинейтронов и экзотической частицы анти-лямбда-бариона. Такую молекулу называют антигиперводород-4, по аналогии с частицей материи — гиперводородом-4, состоящим из протона, нейтронов и лямбда-бариона.
Проведенные учеными замеры времени распада и других свойств этой структуры показали, что антигиперводород-4 схож с гиперводородом-4 по многим характеристикам. Это подтверждает существующее представление о том, что схожие частицы материи и антиматерии обладают идентичными физическими свойствами.
Для получения 16 молекул антиматерии ученым пришлось столкнуть друг с другом более 6,4 млрд ядер атомов урана, золота, рутения и циркония.
Регистрация антигиперводорода-4 позволила ученым оценить время существования этих частиц, процесс их распада и сравнить со свойствами гиперводорода-4. Эти замеры, как надеются ученые, приблизят человечество к раскрытию загадки исчезновения антиматерии из Вселенной в первые мгновения ее существования.
Международный коллектив физиков, работающих с ускорителем тяжелых ионов RHIC (The Relativistic Heavy Ion Collider), впервые создал во время опытов с этой установкой рекордно тяжелые «молекулы» антиматерии, которые состоят из антипротона, двух антинейтронов и экзотической частицы анти-лямбда-бариона. Такую молекулу называют антигиперводород-4, по аналогии с частицей материи — гиперводородом-4, состоящим из протона, нейтронов и лямбда-бариона.
Проведенные учеными замеры времени распада и других свойств этой структуры показали, что антигиперводород-4 схож с гиперводородом-4 по многим характеристикам. Это подтверждает существующее представление о том, что схожие частицы материи и антиматерии обладают идентичными физическими свойствами.
Для получения 16 молекул антиматерии ученым пришлось столкнуть друг с другом более 6,4 млрд ядер атомов урана, золота, рутения и циркония.
Регистрация антигиперводорода-4 позволила ученым оценить время существования этих частиц, процесс их распада и сравнить со свойствами гиперводорода-4. Эти замеры, как надеются ученые, приблизят человечество к раскрытию загадки исчезновения антиматерии из Вселенной в первые мгновения ее существования.
Первая в мире аэронавигационная система на основе квантового магнитометра
Любая навигация — в воздухе, на земле и на море — полагается на GPS. От нее во многом зависит глобальное гражданское воздушное пространство, а помехи в GPS влияют на широкий спектр отраслей, включая сельское хозяйство, финансовые услуги, системы безопасности, управление дорожным движением и реагирование на бедствия. Учитывая простоту подавления и подделки GPS, крайне важно иметь глобальную вспомогательную навигационную систему, работу которой нарушить сложно. Именно это и разработала дочерняя компания Google SandboxAQ.
Разработка получила название AQNav и использует чрезвычайно чувствительные квантовые магнитометры для получения данных о магнитном поле земной коры, распределения которых отличаются друг от друга, как отпечатки пальцев человека. AQNav применяет алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) для сравнения этих данных с известными магнитными картами. Это позволяет системе быстро и точно определять свое местоположение. Благодаря высокой чувствительности квантовых датчиков алгоритмы ИИ применяются для улучшения соотношения «сигнал/шум», устраняя любые механические, электрические или другие помехи, которые могут влиять на способность системы определять свое местоположение.
Помимо помощи в навигации в гражданской, коммерческой и военной авиации, основная концепция AQNav также может быть полезна для повышения управления автономными транспортными средствами или под водой, где сигналы GPS недоступны.
Любая навигация — в воздухе, на земле и на море — полагается на GPS. От нее во многом зависит глобальное гражданское воздушное пространство, а помехи в GPS влияют на широкий спектр отраслей, включая сельское хозяйство, финансовые услуги, системы безопасности, управление дорожным движением и реагирование на бедствия. Учитывая простоту подавления и подделки GPS, крайне важно иметь глобальную вспомогательную навигационную систему, работу которой нарушить сложно. Именно это и разработала дочерняя компания Google SandboxAQ.
Разработка получила название AQNav и использует чрезвычайно чувствительные квантовые магнитометры для получения данных о магнитном поле земной коры, распределения которых отличаются друг от друга, как отпечатки пальцев человека. AQNav применяет алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) для сравнения этих данных с известными магнитными картами. Это позволяет системе быстро и точно определять свое местоположение. Благодаря высокой чувствительности квантовых датчиков алгоритмы ИИ применяются для улучшения соотношения «сигнал/шум», устраняя любые механические, электрические или другие помехи, которые могут влиять на способность системы определять свое местоположение.
Помимо помощи в навигации в гражданской, коммерческой и военной авиации, основная концепция AQNav также может быть полезна для повышения управления автономными транспортными средствами или под водой, где сигналы GPS недоступны.
Российские физики разработали ускорительный источник нейтронов для БНЗТ
Бор-нейтронозахватная терапия позволяет избирательно уничтожать клетки злокачественных опухолей. Такие клетки накапливают изотоп бора, который при облучении потоком нейтронов эффективно захватывает их, разрушая раковую клетку. Эксперименты показывают эффективность этого способа лечения опухолей головного мозга и других видов онкологических заболеваний, которые плохо поддаются лечению традиционными методами.
Устройство, позволяющее реализовывать БНЗТ, удалось собрать физикам из Новосибирска. Они разработали источник нейтронов и проверили его во время лечения такой терапией 25 кошек и собак. Эксперименты показывают эффективность работы устройства, поэтому медики планируют уже осенью его применять в онкоцентре Блохина.
Бор-нейтронозахватная терапия позволяет избирательно уничтожать клетки злокачественных опухолей. Такие клетки накапливают изотоп бора, который при облучении потоком нейтронов эффективно захватывает их, разрушая раковую клетку. Эксперименты показывают эффективность этого способа лечения опухолей головного мозга и других видов онкологических заболеваний, которые плохо поддаются лечению традиционными методами.
Устройство, позволяющее реализовывать БНЗТ, удалось собрать физикам из Новосибирска. Они разработали источник нейтронов и проверили его во время лечения такой терапией 25 кошек и собак. Эксперименты показывают эффективность работы устройства, поэтому медики планируют уже осенью его применять в онкоцентре Блохина.
Квантовый датчик впервые зафиксировал вибрацию МКС
Сильное охлаждение атомов приводит к тому, что они переходят в состояние конденсата Бозе — Эйнштейна, где большие скопления атомов начинают вести себя как единое целое, обладая одинаковыми квантовыми состояниями. Это позволяет наблюдать квантовые явления в макромире, что упрощает измерения квантовых состояний атомов. А чувствительность сенсоров на основе ультрахолодных атомов позволяет улавливать гравитационные колебания планет и спутников, предоставляя информацию о плотности и составе пород, и даже обнаруживать еще не открытые объекты.
Один из таких датчиков, устройство НАСА Cold Atom Laboratory, был установлен на борту МКС, где на его точность положительно повлияла невесомость. В итоге инженерам удалось зарегистрировать вибрации космической станции, которые не удавалось засечь другими способами. Прибор зафиксировал, как станция дрожит, двигаясь по орбите.
Ученые считают, что проведение экспериментов в космосе с применением ультрахолодных атомов имеет огромный потенциал для измерений вне МКС.
Сильное охлаждение атомов приводит к тому, что они переходят в состояние конденсата Бозе — Эйнштейна, где большие скопления атомов начинают вести себя как единое целое, обладая одинаковыми квантовыми состояниями. Это позволяет наблюдать квантовые явления в макромире, что упрощает измерения квантовых состояний атомов. А чувствительность сенсоров на основе ультрахолодных атомов позволяет улавливать гравитационные колебания планет и спутников, предоставляя информацию о плотности и составе пород, и даже обнаруживать еще не открытые объекты.
Один из таких датчиков, устройство НАСА Cold Atom Laboratory, был установлен на борту МКС, где на его точность положительно повлияла невесомость. В итоге инженерам удалось зарегистрировать вибрации космической станции, которые не удавалось засечь другими способами. Прибор зафиксировал, как станция дрожит, двигаясь по орбите.
Ученые считают, что проведение экспериментов в космосе с применением ультрахолодных атомов имеет огромный потенциал для измерений вне МКС.
Пришло время для дайджеста новостей!
Труба пучка БАК помогла установить новый предел на магнитные монополи
В трубе пучка из установки CMS на Большом адронном коллайдере физики не обнаружили застрявших магнитных монополей. Чтобы повысить чувствительность эксперимента, они распили трубу.
Открыт новый класс магнитных топологических изоляторов
Российские и европейские физики открыли ранее неизвестный класс магнитных топологических изоляторов, чья толща обладает изолирующими свойствами, но при этом их поверхность проводит ток и обладает уникальными магнитными характеристиками.
Обнаружено аномальное увеличение показателя преломления у нового класса материалов
Ученые Казанского федерального университета совместно с исследователями из университета Пердью обнаружили аномальное увеличение показателя преломления у двойных систем кристалл — жидкость. Физики считают, что такие системы могут преодолеть фундаментальные ограничения показателя преломления среды.
Труба пучка БАК помогла установить новый предел на магнитные монополи
В трубе пучка из установки CMS на Большом адронном коллайдере физики не обнаружили застрявших магнитных монополей. Чтобы повысить чувствительность эксперимента, они распили трубу.
Открыт новый класс магнитных топологических изоляторов
Российские и европейские физики открыли ранее неизвестный класс магнитных топологических изоляторов, чья толща обладает изолирующими свойствами, но при этом их поверхность проводит ток и обладает уникальными магнитными характеристиками.
Обнаружено аномальное увеличение показателя преломления у нового класса материалов
Ученые Казанского федерального университета совместно с исследователями из университета Пердью обнаружили аномальное увеличение показателя преломления у двойных систем кристалл — жидкость. Физики считают, что такие системы могут преодолеть фундаментальные ограничения показателя преломления среды.
Квантовый Пикник в РКЦ собрал юных физиков
В Российском квантовом центре прошел Квантовый Пикник для участников Кубка ЛФИ – ежегодной олимпиады по физике, которую проводит Физтех-школа физики и исследований им. Ландау (МФТИ).
Почти 80 школьников 8-11 классов окунулись в мир науки:
🤝 Познакомились с нашими учеными
🔬Посетили лаборатории
🧬 Приняли участие в увлекательном квизе
🎁 Получили призы!
Мы рады, что уже третий год школьники приезжают к нам в РКЦ и проявляют интерес к науке!
В Российском квантовом центре прошел Квантовый Пикник для участников Кубка ЛФИ – ежегодной олимпиады по физике, которую проводит Физтех-школа физики и исследований им. Ландау (МФТИ).
Почти 80 школьников 8-11 классов окунулись в мир науки:
🤝 Познакомились с нашими учеными
🔬Посетили лаборатории
🧬 Приняли участие в увлекательном квизе
🎁 Получили призы!
Мы рады, что уже третий год школьники приезжают к нам в РКЦ и проявляют интерес к науке!
«Квантовые холодильники»: появились новые модели криостатов растворения китайского производства
Криостат растворения — один из ключевых компонентов создания сверхпроводникового вычислителя. Такие криостаты позволяют достичь сверхнизких температур, необходимых для функционирования сверхпроводниковых процессоров.
В процессе работы криостата задействованы два изотопа гелия: гелий-3 и гелий-4. При низких температурах смесь из этих изотопов самопроизвольно разделяется на две фазы. При этом перенос гелия-3 через границу раздела фаз в область, богатую гелием-4, отнимает у системы энергию и снижает ее температуру. Принципиального ограничения минимальной температуры нет, но температурный диапазон ограничивается примерно 2 мК по практическим соображениям: чем ниже температура циркулирующей жидкости, тем больше ее вязкость и теплопроводность.
Последняя модель такого криостата — Origin SL1000 — позволила получить ту же температуру, что и ее предшественница — SL400, но обладает большей охлаждающей способностью. Кроме того, новая установка вмещает 840 специальных высокочастотных коаксиальных кабелей, что позволяет размещать квантовые чипы с более чем 100 кубитами. Для сравнения: в предыдущей модели — SL400 — количество кабелей составляло 336.
Криостат растворения — один из ключевых компонентов создания сверхпроводникового вычислителя. Такие криостаты позволяют достичь сверхнизких температур, необходимых для функционирования сверхпроводниковых процессоров.
В процессе работы криостата задействованы два изотопа гелия: гелий-3 и гелий-4. При низких температурах смесь из этих изотопов самопроизвольно разделяется на две фазы. При этом перенос гелия-3 через границу раздела фаз в область, богатую гелием-4, отнимает у системы энергию и снижает ее температуру. Принципиального ограничения минимальной температуры нет, но температурный диапазон ограничивается примерно 2 мК по практическим соображениям: чем ниже температура циркулирующей жидкости, тем больше ее вязкость и теплопроводность.
Последняя модель такого криостата — Origin SL1000 — позволила получить ту же температуру, что и ее предшественница — SL400, но обладает большей охлаждающей способностью. Кроме того, новая установка вмещает 840 специальных высокочастотных коаксиальных кабелей, что позволяет размещать квантовые чипы с более чем 100 кубитами. Для сравнения: в предыдущей модели — SL400 — количество кабелей составляло 336.
Под Новосибирском начат монтаж линейного ускорителя синхротрона СКИФ
Циклические ускорители умеют ускорять электроны до очень высоких энергий, но при условии, что на начальном этапе электрон уже имел ненулевую энергию. И не просто ненулевую: для того чтобы ускорить электрон до 3 млрд электронвольт, его начальная энергия должна быть порядка 200 млн электронвольт. Поэтому перед попаданием в циклический электрон сначала проходит линейный ускоритель.
Именно с монтажа линейного ускорителя физики начали строительство ускорительного комплекса — синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) под Новосибирском. Следующим этапом станет сборка основного кольца. Ученые ИЯФ СО РАН рассчитывают приступить к нему, как только здание для него будет подготовлено.
Циклические ускорители умеют ускорять электроны до очень высоких энергий, но при условии, что на начальном этапе электрон уже имел ненулевую энергию. И не просто ненулевую: для того чтобы ускорить электрон до 3 млрд электронвольт, его начальная энергия должна быть порядка 200 млн электронвольт. Поэтому перед попаданием в циклический электрон сначала проходит линейный ускоритель.
Именно с монтажа линейного ускорителя физики начали строительство ускорительного комплекса — синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) под Новосибирском. Следующим этапом станет сборка основного кольца. Ученые ИЯФ СО РАН рассчитывают приступить к нему, как только здание для него будет подготовлено.