Алюминий защитит квантовые компьютеры
Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» и Технологического института Карлсруэ (Германия) нашел способ повысить надежность квантовых систем при помощи простого в изготовлении материала – гранулированного алюминия.
Материал продемонстрировал отличные шумозащитные свойства для сверхпроводящих кубитов. О технологии, которая открывает перспективы создания нового поколения сверхпроводящих устройств, опубликована статья в Nature Materials.
Сверхпроводники являются одним из наиболее эффективных и перспективных материалов для обеспечения работы новейших квантовых цепей, где низкое активное сопротивление постоянному электрическому току критически важно для сохранения квантовых свойств и производительности системы.
Но низкое активное сопротивление выливается в низкое сопротивление переменному току (низкий импеданс), из-за чего кубиты (квантовые биты), включенные в одну цепь с такими сверхпроводниками, на высоких частотах становятся чувствительны к различным электромагнитным «шумам» извне.
Международный исследовательский коллектив, состоящий из ученых НИТУ «МИСиС» и Технологического института Карлсруэ (Германия) нашел сравнительно простой способ защитить сверхпроводящие кубиты от шума. Для этого они добавили в цепь так называемый супериндуктор – сверхпроводниковый элемент с высоким уровнем сопротивления переменному току.
В качестве материала для супериндуктора были взяты пленки гранулированного алюминия (grAl) – сверхпроводящего материала, содержащего смесь чистых наноразмерных зерен алюминия и аморфного оксида алюминия. Сам материал был известен как сверхпроводник еще с середины XX века, однако до недавнего времени его поведение в высокочастотных диапазонах (как раз в таких и работают квантовые системы) не изучалось.
«В своем эксперименте мы включили пленки grAl как в сам кубит, так и в резонатор – элемент цепи, «считывающий» состояние кубита. Благодаря тому, что в кубите изначально присутствует алюминий (в так называемых джозефсоновских контактах), изготовить цепь вместе с супериндукторами удалось за один технологический проход», — рассказывает Алексей Устинов, один из авторов исследования, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», руководитель группы Российского квантового центра, профессор Технологического института Карлсруэ.
Такая упрощенная система изготовления цепи дает существенное преимущество по сравнению с более ранними супериндукторами, которые изготавливались из множества сверхпроводящих элементов с более низким сопротивлением переменному току. Для достижения высокого комплексного сопротивления эти сверхпроводящие элементы приходилось объединять в большие массивы, что существенно «утяжеляло» архитектуру квантовой цепи.
Теперь, благодаря использованию в качестве супериндуктора гранулированного алюминия, удалось защитить сверхпроводящий кубит от шума и помех, не «затормозив» при этом его работу (не нарушив квантовую когерентность). Как поясняют ученые, разработка открывает возможности для проектирования широкого ряда новых и более эффективных квантовых систем: от защищенных цепей обработки информации до фотонных детекторов для космической отрасли.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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
Последние комментарии