Иллюстрация: E. V. Vasilieva et al. / Scientific reports, 2021. Российские физики расплавили двумерный плазменно-пылевой кристалл из частиц полистирола с никелевым напылением и подтвердили, что в ходе плавления образуется промежуточная фаза гексатик с близким позиционным порядком и квазидальным шестикратным ориентационным порядком. С помощью расчета координат и траекторий движения частиц авторы получили дифракционную картину и границы параметра связывания (мера упорядоченности), при которых такая фаза существует. Статья опубликована в журнале Scientific Reports. В двумерных системах физические явления протекают более экзотично, чем в трехмерных. В 2016 году первоооткрывателям топологических фазовых переходов Дэвиду Таулессу и Майклу Костерлицу присудили нобелевскую премию по физике. Фазовые переходы в двумерных системах значительно отличаются от стандартного плавления или кристаллизации. По теории, разработанной Березинским, Костерлицем и Таулессом и дополненной Галпериным, Нельсоном и Юнгом, в ходе перехода двумерного вещества из твердого в жидкое появляется промежуточная фаза — гексатик, которая характеризуется наличием близкого позиционного порядка и квазидального ориентационного порядка по шести направлениям.
Архив рубрики: Наука
Продемонстрирован новый метод получения запутанных электронов с помощью термоэлектрических эффектов в гибридных сверхпроводящий структурах
На иллюстрации: Схема разделителя купервоских пар на основе графена. Z. B. Tan et al. / Nature Communications, 2020. Группа ученых из Финляндии, России, Китая и США продемонстрировала, что изменение разницы температур в графеновой системе можно использовать для генерации запутанных пар электронов в сверхпроводящих структурах. Работа представлена в журнале Nature Communications. Квантовая запутанность — необходимый ресурс для развития квантовых технологий. Например, в квантовых компьютерах запутанность используется для слияния маленьких квантовых вычислительных систем (кубитов) в одну, что экспоненциально увеличивает вычислительную мощность. Запутанность также активно используется в квантовой криптографии, где она обеспечивает безопасный обмен информацией на расстоянии. Одной из самых многообещающих платформ для построения устройств для квантовых вычислений, шифрования и коммуникации считаются сверхпроводники. Они позволяют макроскопически управлять квантовыми параметрами системы, например, меняя магнитные поля, а из-за низкой температуры уровень шума в таких системах достаточно мал для квантовой обработки информации.
Российские ученые впервые охладили электроны в болометре до теоретического минимума
Иллюстрация: A.V. Gordeeva et al. / Scientific reports, 2020. Российские физики изготовили болометр холодных электронов с рекордно низкой температурой. Авторам удалось подавить андреевское рассеяние и охладить электроны до 65 милликельвин, что позволило увеличить чувствительность детектора. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Болометры используют для регистрации слабого реликтового излучения, поэтому их чувствительность играет важную роль в возможностях исследования Вселенной. В основе работы болометра лежит изменение какой-то величины, например, электрического сопротивления, в зависимости от мощности падающего излучения. Чувствительность детектирования слабых сигналов напрямую связана с температурой приемника, поэтому в качестве стандартных охладителей часто используют гелиевые криостаты. Криостаты, которые могут работать в невесомости, для охлаждения используют откачку паров 3He и имеют рабочую температуру порядка 300 милликельвин. Дальнейшее охлаждение детектора возможно в болометрах холодных электронов. Чувствительный элемент такого болометра из «нормального» металла (не в сверхпроводящем состоянии) — абсорбер — способен самоохлаждаться при облучении его фотонами.
Помогает ли человек сохранению лесного покрова с помощью лесовосстановительных мероприятий: статистика и факты
Страны всего мира обещают высадить миллиарды деревьев с тем, чтобы вырастить новые леса. Однако в новом исследовании демонстрируется, что потенциал поглощения углерода из атмосферы и влияния на изменение климата у современных лесов, восстанавливающихся естественным образом, гораздо больше, чем считалось ранее. Когда Сюзан Кук-Паттон в Смитсоновском центре исследования окружающей среды в Мэриленде семь лет назад занималась постдокторантурой по теме восстановления лесов, она, по её словам, помогла высадить 20 000 деревьев в Чесапикском заливе. Это был очень ценный урок. «Лучше всего в основном росли те деревья, которые мы не сажали, — вспоминает она. – Они естественным образом прорастали на земле, которую мы подготовили для посадок. Множество деревьев появлялось тут и там. Это стало хорошим напоминанием о том, что природа знает, что делает». Что работает в Чесапикском заливе, работает, вероятно, и много где ещё, говорит Кук-Паттон, ныне работающая в благотворительной экологической организации The Nature Conservancy [сохранение природы]. Иногда нам просто нужно дать природе место, чтобы она снова там выросла естественным путём.
Впервые реализован 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах
Иллюстрация: Sepehr Ebadi et al. / arXiv.org, 2020. Физики реализовали 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах. Он позволил смоделировать квантовую спиновую модель и обнаружить новые квантовые фазовые переходы. Благодаря уникальной возможности контролировать взаимодействие между атомами, дальнейшее увеличение системы позволит реализовывать квантовые алгоритмы на больших размерностях. Препринт опубликован на arXiv.org. Квантовые симуляторы на разных платформах не перестают опережать друг друга в числе кубитов и возможности решать разные непосильные для классического компьютера задачи. Платформы на нейтральных атомах уже использовали для моделирования квантовых динамических систем, создания многомерной запутанности, параллельных квантовых логических операций и атомных часов. Однако, создание управляемой системы с сильным взаимодействием из более чем ста кубитов остается сложной задачей даже на сегодняшний день. Группа ученых под руководством Михаила Лукина (Mikhail D. Lukin) из Гарвардского университета создала программируемый квантовый симулятор с настраиваемым числом кубитов (до 256) и взаимодействием между атомами для моделирования квантовых спиновых систем.
Впервые проведена фотоионизация атома водорода в циркулярном ридберговском состоянии с помощью интенсивного лазерного излучения
Иллюстрация: Lindblom et al. / Phys. Rev. A, 2020. Физики исследовали применимость полурелятивистского подхода при описании процессов фотоионизации в интенсивных лазерных полях. Для этого они провели подробную симуляцию облучения атома водорода, находящегося в циркулярном ридберговском состоянии, мощным лазерным импульсом инфракрасного диапазона. Ученые выяснили также, что процесс ионизации в первую очередь вызван давлением света, нежели действием электрического поля, наведенного таким импульсом. Работа опубликована в Physical Review A. Развитие лазерных технологий открыло перед физиками новые режимы генерации света. Особый интерес представляет генерация сверхкоротких лазерных импульсов, потому что в этом случае вся энергия оказывается сконцентрирована в небольшой временной области. На сегодняшний день рекордной признана интенсивность, равная 2×1022 ватт на квадратный сантиметр. При воздействии таких сильных полей поведение вещества становится совершенно иным. Это, в свою очередь, требует пересмотра теоретических подходов к его описанию.
