Российский квантовый центр | RQC

Наш коллега Дмитрий Чермошенцев, старший научный сотрудник Российского квантового центра и руководитель группы в «Росатом – Квантовые технологии», провел в Ульяновске несколько лекций и принял участие в съёмке программы «Работа».

В ней он рассказал про разработку квантово-оптических вычислительных устройств, квантовых алгоритмов для решения различных задач, инженерию квантовых состояний и создание ультрастабильных компактных лазеров.

https://reporter73.tv/2024/10/07/работа-дмитрий-чермо..

https://rqc.ru/article/ulyanovsk_chermoshentsev_energ.. URL reporter73.tv/2024/10/07/работа-дмитрий-чермошенцев-про-квант/

Учёные усомнились в реализуемости стратегий уменьшения ошибок в многокубитных системах

Современные методы коррекции ошибок, например экстраполяция с нулевым шумом или вероятностное подавление ошибок, основываются на предсказании того, как внешний шум будет менять состояние системы.

Физики из Свободного университета Берлина исследовали, как меняется сложность таких расчетов при увеличении размерности системы. Им удалось доказать, что эта зависимость имеет экспоненциальный характер, то есть даже небольшое увеличение размерности сильно усложняет расчет влияния шума. На основании этого они утверждают, что известные способы уменьшения ошибок не подходят для многокубитных процессоров.

Авторы предлагают начать поиск альтернативных подходов, свободных от подобных ограничений.

#Abs1" rel="nofollow" target="_blank">https://www.nature.com/articles/s41567-024-02536-7#Abs1

Физики изменили зонную структуру кремния при помощи светового импульса

Кремний известен своими полезными свойствами — без него сложно представить современную микроэлектронику. В то же время он является непрямозонным полупроводником из-за чего слабо поглощает свет.

В поглощении света, то есть фотона, участвуют еще две частицы: фонон, который отвечает за колебания кристаллической решетки, и электрон, который создает электрический ток. Оказывается, вероятность их одновременного взаимодействия очень мала. Это объясняет слабые оптические свойства кремния, которые долгое время ограничивали (https://naked-science.ru/article/physics/nanodisk-pho..) эффективность солнечных панелей.
Благодаря фотонам с измененным импульсом кремний можно преобразовать в прямой полупроводник, не изменяя его состав. При этом в 10 тысяч раз увеличивается способность кремния поглощать свет.

Открытие позволит уменьшить толщину кремниевых слоев и создать ультратонкие устройства и солнечные панели.

https://naked-science.ru/article/physics/light-moment..

Физики воссоздали трехмерность волн в круглом бассейне

Процесс разрушения океанических волн важен для исследователей при прогнозировании таких опасных явлений, как, например, волны-убийцы. Однако процесс этот изучен все еще недостаточно хорошо. С экспериментом у физиков проблем нет: волны разных типов научились воспроизводить в лабораторных условиях. А вот с теоретической точки зрения задача моделирования волн, для которых требуется численное решение уравнений Навье-Стокса, остается трудноразрешимой.

При этом в основе подавляющего большинства современных исследований о разрушении волн лежит предположение об их двухмерности. С одной стороны, это существенно упрощает работу ученых, а с другой — не соответствует действительности: океан, очевидно, трехмерный. Исследованием трехмерной модели занялись физики из Оксфордского университета. Они экспериментально исследовали начальные этапы обрушения волн.

В качестве испытательного полигона физики использовали круглый бассейн глубиной два метра и диаметром 25 метров. Такая форма бассейна позволила ученым создать волны, направленные во все стороны одновременно и без ограничений. Используя волномеры, расположенные в форме решетки, им удалось получить полный спектр явлений при обрушении волн.

В результате ученые выявили три различных механизма их разрушения: первый аналогичен двумерному методу, второй выявляет образование вертикальной струи, а третий механизм разрушения образовывается при пересечении волн — его ученым еще не удалось описать.

Физики отметили, что их работа является первичным исследованием, поскольку предстоит учесть множество дополнительных факторов, например влияние ветра.

https://nplus1.ru/news/2024/09/24/three-dimensional-w..

Создан двухканальный сверхпроводниковый кубит со встроенным детектором ошибок

Исследования разных кодов коррекции ошибок позволяют не только подобрать нужный код для определенной реализации, но и указывают на системы, для которых такой код сделать проще всего. Например, если в квантовой системе все ошибки можно перевести в ошибки стирания, то условия на коррекцию ошибок в ней смягчаются. Недавно физики предсказали, что к таким системам принадлежат и микроволновые dual-rail (двухканальный способ кодирования) фотоны в сверхпроводниковых резонаторах.

Компании Quantum Computing Inc. удалось создать такой кубит и протестировать на нем квантовую коррекцию ошибок. Точность приготовления и измерения квантовых состояний в нем составляет почти 100%. Кроме того, конструкция кубита позволяет детектировать не менее 99% ошибок и определять их типы.

Похожая схема была реализована ранее в этом году инженерами AWS. Она значительно повышает производительность отказоустойчивых протоколов и, по мнению ученых, идеально подойдет для построения логических кубитов.

https://www.nature.com/articles/s41567-024-02539-4

Пришло время для дайджеста новостей!

Обнаружен третий вид излучения грозовых облаков

Проанализировав данные полета над грозовыми фронтами в Карибском море и Центральной Америке, физики выявили, что грозовые облака испускают помимо молний еще и гамма-излучение двух видов. Они обнаружили новый вид гамма-излучения – мерцающие гамма-вспышки.

https://nplus1.ru/news/2024/10/02/gamma-ray-thundercl..

Капли жидкости могут локализоваться как электроны

Группа физиков из США и Великобритании продемонстрировали, что капли, блуждающие по поверхности вибрирующей жидкости, могут испытывать подобие локализации Андерсона.

https://nplus1.ru/news/2024/10/02/walking-droplets-an..

В «Сириусе» разработают новый тип наноплатформ для борьбы с раком

Разработка предназначена для адресной транспортировки лекарства в опухоль, а также эффективного выявления и уничтожения затронутых болезнью клеток.

https://nauka.tass.ru/nauka/22010861

Физики обнаружили новый фазовый переход метастабильной воды

У льда как агрегатного состояния известно 19 видов кристаллических модификаций. Но изменения фазовых переходов учеными изучены не до конца.

Лед-VII занимает значительную часть на фазовой диаграмме, и физики активно изучают его свойства. Чтобы получить лед-VII в лабораторных условиях, ученые используют лазерные импульсы, магнитное поле и ударные волны в газовой среде. Однако практически все существующие сегодня исследования игнорируют микроскопическую диагностику в процессе замерзания воды и превращения ее в лед-VII.

Физики из Франции и Швейцарии использовали рентгеновскую дифракцию и исследовали на микроуровне процесс затвердевания метастабильной воды при динамическом сжатии.

Ученые обнаружили, что в диапазоне 1,5–2,1 гигапаскаля сначала образуется лед-VII, а только потом лед-VI. Они объяснили это схожестью метастабильной воды и льда-VII, из-за чего энергия их фазового перехода оказалась ниже по сравнению со льдом-VI. Авторы надеются, что их работа поможет разрешить множество давних споров, связанных с переходами на фазовой диаграмме воды.

https://nplus1.ru/news/2024/09/25/another-ice-vii