«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.

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.

Как вы уже знаете, выдающийся французский физик и математик Андре-Мари Ампер был очень рассеянным человеком. Сегодня мы расскажем вам еще несколько историй о гениальном, но забывчивом ученом.

Российские физики изучили взаимодействие частиц света со сверхпроводящими кубитами

Для управления сверхпроводниковыми кубитами ученые используют микроволновое излучение. С технической точки зрения им приходится использовать сложные микроволновые резонаторы и компактно умещать их на процессоре. Перспективная альтернатива такому методу управления — использование фотонов. 

Для того чтобы перейти на управление кубитами, с помощью света необходимо изучить то, как фотоны взаимодействуют с кубитами и к каким последствиям приводит процесс поглощения и повторного излучения частицы света. Успехов в исследовании такого взаимодействия удалось достичь группе российских физиков под руководством профессора МФТИ Олега Астафьева.

Ученые показали, что прошедший мимо кубита световой импульс содержит в себе всю информацию об эволюции двухуровневого сверхпроводникового кубита. Кроме того, они продемонстрировали, что энергия импульса в точности уменьшается и увеличивается на один фотон благодаря сильному взаимодействию с кубитом. Прямое наблюдение этих явлений затруднено из-за шумов, но в авторском эксперименте это стало возможным благодаря быстрой обработке большого массива экспериментальных данных.

Aramco и D-Wave будут вместе решать сложные задачи геофизического моделирования

Программу исследований планируют выполнять в европейском исследовательском центре Aramco, расположенном в Делфте, в Нидерландах. С помощью квантового облака D-Wave исследователи намерены обработать терабайты данных, полученных из сейсмических экспериментов, и создать наиболее детальную на сегодняшний день 3D-модель земной поверхности. При этом предполагается, что использование квантовых алгоритмов и квантово-классических методов поможет существенно ускорить расчет и расширить масштабы геофизических моделей.

Группа российских и иностранных исследователей разработала металлические наночастицы для усиления действия протонной терапии

На протяжении многих лет ученые бьются над получением различных частиц из металлов, которые могли бы быть эффективны в борьбе с раковыми клетками. Недавно группе ученых удалось разработать наночастицы висмута, синтезировав их методом импульсной лазерной абляции. Они представляют собой сферические наноструктуры из висмута, покрытые полимерной оболочкой, состоящей из полоксамеров. Такое покрытие обеспечивает совместимость частиц с физиологической средой пациента, направляя основное воздействие на поврежденные клетки и почти не затрагивая здоровые.

Разработанные наночастицы позволяют не только усиливать действие протонов на раковые клетки, но и повышать качество рентгеновских снимков новообразований.

Российские ученые испытали систему мониторинга облачности с помощью ИИ

Ученые из Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК) впервые успешно испытали систему мониторинга облачности и атмосферных явлений с применением искусственного интеллекта.

Новая разработка позволила оперативно автоматически определять параметры облачности, атмосферные явления (туман, дымку и дождь). Интерес к дальнейшему тестированию системы и возможному применению ее в аэропортах проявили несколько регионов России. В МИИГАиК отметили, что качество определения параметров облачности с помощью новых отечественных технологий превосходит качество, предоставляемое иностранными метеорологическими комплексами.

Электрический промышленный реактор для термохимии станет чище, дешевле и меньше

Традиционные термохимические реакторы, используемые в промышленности, работают на энергии сгорания ископаемого топлива, которое нагревает жидкость, которая течет по трубам реактора. Для этого требуется довольно много оборудования, а в процессе велика возможность утечки тепла. 

Стэнфордские инженеры спроектировали новый тип термохимического реактора. Он способен вырабатывать огромное количество тепла, необходимого для промышленных процессов, из электричества, а не ископаемого топлива. Вдобавок он меньше, дешевле и эффективнее в рамках нагрева источника.
 

Сегодня мы бы хотели поделиться с вами цитатой Исаака Ньютона, которая является прекрасным советом для ученых и всех людей, занимающихся интеллектуальной деятельностью.

🔬 Ученые из Саратова и Шанхая получили нетоксичные квантовые точки

Благодаря своей миниатюрности квантовые точки могут проникать в клетки организма и окрашивать их части в разные цвета, в зависимости от наличия или отсутствия раковых опухолей. Медики используют такой подход для эффективного лечения раковых заболеваний.

Ученые изучили влияние размера квантовых точек на проникновение в клеточный сфероид. В результате синтеза получается сразу несколько типов квантовых точек, каждый из которых светится по-разному. Правда, с размером наночастиц меняется и скорость проникновения в клетки для транспортировки лекарств, поэтому важно изучить степень этого влияния.

Чтобы разделить квантовые точки по размеру, исследователи использовали водный синтез наночастиц в водных растворах и фракционирование.

В результате им удалось получить точки достаточно маленького размера — для того, чтобы легко проникать в клетки. А сами точки не содержат тяжелых металлов.

Пришло время для дайджеста новостей!

Российский ядерный буксир «Зевс» доберётся до среднего космоса
Глава «Росатома» Алексей Лихачев: «Есть такой проект «Зевс» — тягач или мощный двигатель. Может, не совсем дальний, но в средний космос точно сможет добраться».

В новом научном кластере МГТУ им. Н.Э. Баумана построили «Квантум Парк»
В технологическом и научно-образовательном центре будут заниматься квантовыми вычислениями, исследованием мозга с помощью ИИ, автономным транспортом и автономным производством, созданием систем лазерной медицины и испытанием препаратов.

Немецкие ученые впервые получили конденсат Бозе—Эйнштейна при комнатной температуре
Физики добились такого результата при помощи красителя и двух почти идеальных зеркал. В результате фотоны проявили квантовые свойства, которые можно увидеть невооруженным глазом.

Задачу коммивояжера решили одним кубитом

📔 Задача коммивояжера — одна из известных NP-трудных задач, в решении которой квантовые вычислители оказываются быстрее классических. Задача состоит в том, чтобы в большой сети городов построить кратчайший маршрут, который проходит через каждый город один раз. При увеличении числа городов время выполнения такой задачи растет очень быстро, она даже может оказаться нерешаемой. Несмотря на перспективность квантовых вычислителей для решения задачи коммивояжера, нынешние квантовые алгоритмы позволяют ученым найти ответ для четырех городов лишь с 90-процентной вероятностью успеха, при этом для вычислений требуются сотни и тысячи физических кубитов.

Группа физиков под руководством Питера Шмельхера из Гамбургского университета предложила новый подход в решении задачи коммивояжера. Ученые оптимизировали маршрут между городами с помощью одного кубита. Для этого они отобразили условные города на сфере Блоха и вместо квантовой запутанности использовали принцип суперпозиции. Предложенный способ обладает большей точностью по сравнению с классическими и квантовыми алгоритмами, но пока только для шести городов.

Авторы работы предположили, что использование принципа суперпозиции вместо запутанности позволит добиться квантового преимущества в решении других оптимизационных задач, в том числе задач квантовой химии и машинного обучения. А предложенный способ визуализации поможет в будущем развитии алгоритмов.

Трубу БАК распилили для того, чтобы установить новые границы поиска магнитных монополей

Магнитные монополи — гипотетические частицы, которые обладают ненулевым магнитным зарядом и могут рассматриваться как источники магнитного радиального поля. Экспериментально эти частицы обнаружить еще не удалось, физики лишь могут ограничить область допустимых параметров этих частиц. В то же время некоторые теории требуют существования магнитных монополей. Например, в 1974 году Александр Поляков и Герард Хофт независимо обнаружили, что в некоторых моделях великого объединения существуют устойчивые конфигурации локализованных в некоторой области полей, создающие симметричные магнитные поля вне этих областей. Поэтому физики продолжают эксперименты по поиску магнитных монополей.

На Большом адронном коллайдере тоже ищут магнитные монополи, но чувствительность экспериментов к заряду искомых частиц сильно ограничена.

В новой работе физики из того же эксперимента установили новый предел на массу и заряд магнитных монополей. Для этого они распилили бериллиевую трубу, в которой непосредственно происходили столкновения ядер свинца в установке CMS, и просканировали ее куски в сверхпроводящем квантовом магнитометре прямого тока.

Эта доработка позволила установить самые жесткие на сегодняшний день ограничения на параметры магнитных монополей.