Иллюстрация: A. Schmitt et al. / Nature Physics. Физики недавно зафиксировали в процессе исследования полной проводимости простого графенового транзистора уникальное явление, аналогичное т.н. спонтанному образованию электрон – позитронных пар из вакуума под воздействием сильного электрического поля. Наблюдаемое поведение электронов и дырок в данном материале имитирует высокоэнергетическое взаимодействие электронов и позитронов в вакууме и демонстрирует возможность спонтанного рождения пары частица-античастица при значительно меньших электрических полях, нежели предполагал Швингер. Данное явление было выявлено учеными путем анализа изменения проводимости образца в зависимости от приложенного напряжения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics. Важно отметить, что объединение квантовой механики и специальной теории относительности позволило Дираку предсказать существование позитрона как состояния электрона с энергией, относящейся к отрицательному континууму.
Архив рубрики: Наука
Квантовые коды коррекции ошибок позволили надежно стабилизировать логические кубиты
Иллюстрация: Zhongchu Ni et al. / Nature. Двум независимым научным коллективам удалось разработать и реализовать квантовые коды коррекции ошибок, чьи временные затраты не превышают время жизни квантовой системы. В рамках исследований физики задействовали когерентные сверхпроводниковые кубиты – трансмоны из тантала. Благодаря продолжительному времени когерентности и внедренным методикам кодирования, измерения и обработки, им удалось скорректировать ошибки логических кубитов в 1,16 и 2,27 раза быстрее времени жизни кубита. Данные работы представлены в журнале *Nature* (статьи 1 и 2). Создание и практическая реализация кодов коррекции ошибок, которые не замедлят или существенно усложнят квантовую систему, представляет собой сложную задачу. Для мониторинга и исправления ошибок в физических кубитах учёные применяют дополнительные кубиты, и их количество зачастую превышает необходимое для хранения информации кубитов.
Разработан алгоритм упорядочивания атомов в правильные бездефектные структуры с помощью оптической решетки
Иллюстрация: N + 1; Weikun Tian et al. / Physical Review Applied. Физики из Сингапура разработали и продемонстрировали алгоритм упорядочивания атомов, захваченных в оптические решетки, в дефектные структуры, сложность которого масштабируется как квадратный корень из размера массива, что представляет собой значительный прогресс по сравнению с ранее достигнутым линейным ростом. В экспериментальной реализации данного алгоритма для массива из 225 атомов достигнута вероятность успешного процесса в 33 процента при комнатной температуре. Авторы смогли сформировать с помощью атомов различные геометрические фигуры, включая фрактал и символ Сингапура. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied. Атомы, закрепленные с помощью лазерных пинцетов или оптических решеток в упорядоченные конфигурации, рассматриваются как многообещающая основа для реализации квантовых вычислений и квантового моделирования.
Предложен метод наблюдения за подвижными объектами в рассеивающей свет среде
Британским физикам удалось разработать метод получения более полной информации о движущихся объектах, скрытых за плотной рассеивающей средой. Данная методика основана на расчете полной разности между функциями автокорреляции, полученными для разделенных временных интервалов, и значениями этих же функций, рассчитанными для конечного момента времени. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications. В нормальных условиях, когда мы фокусируем взгляд на объект, свет от его частей достигает сетчатки, формируя изображение, которое отражает распределение интенсивности лучей, приходящих под разными углами. Аналогичный принцип действует и в работе цифровых и пленочных камер. Однако, если на пути между наблюдателем и объектом оказывается рассеивающая среда, она начинает искажать распределение интенсивности, что может привести к полному исчезновению изображения.
Математика отпечатков пальцев: паттерны Тьюринга в основе мироздания
Изучением отпечатков пальцев занимаются не только сотрудники пограничной службы и криминалисты. Исторически сложилось, что врачи также проявляли к ним интерес, пытаясь выявить корреляцию между особенностями линий и скрытыми патологиями организма. Фактически были установлены определенные закономерности: например, при некоторых пороках развития наблюдается повышенная частота определенных узоров или появление уникальных рисунков на пальцах. Данные наблюдения были отмечены не только у детей с генетическими отклонениями, такими как синдром Дауна и другие трисомии, но и у лиц, чье развитие в утробе матери было затронуто тератогенами, например, талидомидом или вирусом краснухи. Однако в настоящее время диагностирование генетических заболеваний на основании отпечатков пальцев практически не практикуется, поскольку существуют значительно более точные методы, включая клинические симптомы и генетическое тестирование.
Изготовлена метаповерхность, выполняющая функцию двумерного фотонного временного кристалла в микроволновом диапазоне
Иллюстрация: Xuchen Wang et al. / Science Advances, 2023; N + 1. Ученые из Германии, США, а также Финляндии недавно разработали метаповерхность, которая функционирует как двумерный фотонный временной кристалл в микроволновом диапазоне. Эта структура сформирована из восьми последовательно расположенных емкостных элементов, заключенных в металлические стенки. Путем модуляции емкости этих элементов авторам удалось продемонстрировать, что метаповерхность обладает способностью экспоненциально усиливать как поверхностные, так и свободные моды. Результаты исследования были опубликованы в журнале *Science Advances*. Поддержание однородности среды в пространстве гарантирует соблюдение закона сохранения импульса, а во времени — закона сохранения энергии. Ранее физики уже установили, что нарушение трансляционной инвариантности в кристаллических структурах приводит к локальному нарушению сохранения импульса у электронов.
