Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики предложили использовать немагнитные примеси для обнаружения квазичастиц, что упростит разработку квантовых компьютеров
Сотрудники кафедры физики твердого тела и наносистем НИЯУ МИФИ кандидат физико-математических наук, доцент Андрей Красавин и кандидат физико-математических наук Вячеслав Неверов нашли новый способ обнаружения (детектирования) квазичастиц, который может помочь разработке квантовых компьютеров. Ученые теоретически доказали, что добавление немагнитных примесей в сверхпроводник не мешает, а, наоборот, помогает обнаружить эти квазичастицы.
Квазичастицами в квантовой механике называют коллективное поведение группы частиц (например, возбуждение), с которыми можно обращаться так, как если бы они были одной частицей. Среди многочисленных видов квазичастиц имеются так называемые майорановские нулевые моды – это особые состояния, возникающие внутри сверхпроводников с особыми топологическими свойствами (так называемых топологических сверхпроводниках). Важная особенность этих квазичастиц заключается в том, что они обладают нулевой энергией. Майорановские нулевые моды уникальных квазичастиц считаются перспективными кандидатами на роль кубитов в квантовых компьютерах. Дело в том, что они обладают особым свойством так называемой топологической защищенностью: информация, закодированная в таких состояниях, устойчива к локальным возмущениям. Это свойство делает их идеальными «строительными блоками» для организации отказоустойчивых квантовых вычислений.
Однако обнаружение этих квазичастиц на практике сопряжено с серьезными трудностями. В образующемсяв топологическом сверхпроводнике вихре, помимо самой майорановской моды, находящейся строго на нулевом уровне энергии, существует множество обычных возбуждений с конечными энергиями. Энергетический зазор между ними ничтожно мал, из-за чего в эксперименте их сигналы сливаются. Чтобы решить эту проблему, научное сообщество традиционно искало экзотические материалы с особым соотношением физических параметров, например, сверхпроводники на основе железа. Но такие материалы часто содержат магнитные дефекты, которые серьезно искажают результаты измерений.
Ученые МИФИ предложили контринтуитивное решение: использовать обычные сверхпроводники, но намеренно вводить в них немагнитные примеси. Используя компьютерное моделирование на основе микроскопического подхода Боголюбова-де Жена, сотрудники кафедры ФТТиН совместно с коллегами продемонстрировали, что такие примеси действуют как своеобразный энергетический фильтр. Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Research.
«Наши результаты опровергают распространенное мнение о том, что для обнаружения майорановских мод требуются идеально чистые материалы с экстремальными характеристиками. Мы показали, что немагнитная примесь, на которой может закрепляться вихрь, не затрагивает саму майорановскую моду благодаря ее топологической защищенности, но «расталкивает» остальные, паразитные энергетические состояния», — пояснил Андрей Красавин.
Это объясняется разной природой связанных состояний: майорановская мода устойчива к локальному потенциалу примеси, тогда как обычные состояния чувствительны к беспорядку, и их уровни энергии смещаются. В результате энергетический зазор между полезным сигналом и шумом увеличивается, позволяя зафиксировать пик плотности состояний, соответствующий искомой квазичастице. Об устойчивости эффекта свидетельствуют расчеты для различных параметров потенциала примеси: при увеличении силы потенциала «обычные» уровни монотонно удаляются от центра запрещенной зоны, оставляя майорановскую нулевую моду в гордом одиночестве.
Значимость полученных результатов для развития квантовых технологий в университете прокомментировал заведующий кафедрой физики твердого тела и наносистем НИЯУ МИФИ, доктор физико-математических наук Михаил Маслов: «На нашей кафедре исторически сложилась сильная школа как теоретической, так и экспериментальной физики сверхпроводимости. Наши сотрудники регулярно получают результаты мирового уровня, и мы продолжаем развивать эту область как одно из ключевых научных направлений. Данная работа имеет принципиальное значение, поскольку открывает путь к использованию более доступных материалов в квантовых вычислениях. Создание кубитов становится возможным на основе гибридных структур из обычных s-волновых сверхпроводников с помощью современных нанотехнологических подходов для формирования искусственных центров пиннинга».
Telegram 
Дзен 
VK Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Квантовые эффекты помогают ученым во множестве сфер, но работать с ними не просто — степень определенности квантового мира концептуально отличается от того, что существует в классической физике. Чтобы подтвердить, что они работают с нужными квантовыми состояниями, физикам приходится постараться.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно