Ближайшее будущее квантовых вычислений: кубиты, телепортация и контролируемые взаимодействия

В сфере квантовых вычислений наблюдается  стремительное развитие. Например, компания Nvidia, являющаяся признаным лидером в области производства вычислительных чипов, запустила открытую платформу CUDA-Q для ускорения исследований в области квантовых вычислений. Китай, в свою очередь, создал самый крупный на сегодняшний день квантовый чип. Ученые из Манчестерского университета разработали сверхчистый кремний, который может стать основой для создания компьютеров нового поколения. Такой всплеск интереса к квантовым компьютерам обусловлен их огромным потенциалом в различных областях, таких как криптография, фармацевтика, оптимизация сложных систем, а также активное совершенствование алгоритмов машинного обучения и многое другое. Квантовые компьютеры способны достигать этого благодаря использованию принципов квантовой теории, которая описывает поведение материи и энергии на атомном и субатомном уровнях.

Читать далее

Квазичастицы в графене и сверхпроводимость: эксперименты и перспективы использования

В ходе новых исследований графена ученые совершили открытие нового типа квазичастиц, получивших название фермионы Брауна-Зака.  Эти новые частицы демонстрируют уникальное поведение в магнитном поле, существенно отличающееся от поведения известных ранее дираковских фермионов. Здесь, характерной  особенностью фермионов Брауна-Зака является высокая подвижность и значительная длина свободного пробега, превышающая огромное расстояние в несколько микрометров. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Communications. В работе подробно описано поведение электронов в магнитном поле, причем. как свободных, так и находящихся в кристаллической решетке. Известно, что свободные электроны под воздействием перпендикулярного магнитного поля движутся по окружности. При наличии проекции скорости на направление магнитного поля траектория частицы принимает форму спирали вдоль этого направления.

Читать далее

Квантовая корреляция позволяет увидеть невидимое на рентгеновских изображениях: исследования и перспективы

Физики впервые смогли продемонстрировать возможность очень существенного повышения качества рентгеновских снимков за счет использования квантовых эффектов. Ученым удалось увеличить четкость изображения и улучшить отношение сигнала к шуму при малом количестве регистрируемых фотонов в условиях высокой засветки. В будущем исследователи планируют достичь полной запутанности фотонов в рентгеновском диапазоне, что откроет возможности для проведения принципиально новых экспериментов в области квантовой оптики. Об этом сообщается в журнале Physical Review X. В последние десятилетия стремительное развитие технологий привело к появлению нового направления в физике – квантовой оптики. Она занимается исследованием оптических явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. Квантовая оптика охватывает весь спектр электромагнитного излучения, а не только видимый свет.

Читать далее

Материалы, которые изменили нашу цивилизацию: от камня и полупроводников в будущее

На протяжении всей истории человечества новые материалы играли решающую роль в его развитии, приводя к весьма значительным социальным и технологическим изменениям. В данной статье мы кратко рассмотрим влияние ключевых материалов на ход истории и перспективные направления развития науки о материалах. К числу наиболее важных материалов, определивших этапы развития цивилизации, относятся природный камень, бронза, железо, полимеры и кремний. Каждому из них соответствует определённая эпоха: каменный век, бронзовый век, железный век. Выбор материала диктовался его физическими характеристиками, такими как твердость и трещиностойкость, которые определяли пригодность для изготовления орудий труда. В современном мире нанотехнологии и разработка новых материалов стали “сквозными” технологиями, оказывающими влияние на все сферы деятельности человека: от энергетики и информационных технологий до медицины.

Читать далее

Краски с наполнителем из микрометровых частиц способны “охлаждать” и “нагревать” поверхность: результаты исследований

На иллюстрации: Узор из краски с CaCO3-наполнителем на фоне обычной краски в оптическом и инфракрасном диапазонах. Li et al. / Cell Reports Physical Science. Ученые разработали экспериментальную белую краску, содержащую множество микроскопических частицы карбоната кальция. В ходе данных исследований было установлено, что данное покрытие способно отражать приблизительно 95,5% солнечного излучения. В дневное время поверхность, покрытая данной краской, становится на 1,7 градуса Цельсия холоднее окружающего воздуха, а ночью — до 10 градусов. Авторы исследования полагают, что при подтверждении долговечности и устойчивости материала к различным погодным условиям, данная краска может быть использована для пассивного охлаждения зданий и наружных электрических систем. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science. Белый цвет предметов обусловлен их способностью равномерно и практически без потерь отражать солнечное излучение всех длин волн видимого спектра.

Читать далее

Как получить энергию с помощью нанотехнологий: современные исследования и перспективы

Ученые из Массачусетского технологического института разработали инновационный метод получения электроэнергии. Данная технология основана на простом использовании тепла, выделяемого при сгорании специального топлива, которое нанесено на углеродные нанотрубки. Метод не требует применения металлов и токсичных веществ и базируется на открытии, сделанном в 2010 году под руководством профессора Майкла Страно. Тогда была создана проводящая структура из углеродных нанотрубок, преобразующаяся в генератор электрического тока при локальном нагреве определенного участка нанотрубки с последующим перемещением этого участка вдоль ее длины. Для создания автономного источника энергии, ученые покрыли внешнюю поверхность нанотрубки горючим материалом, который воспламеняется импульсом электрического тока возле одного из концов нанотрубки.

Читать далее