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.
Поиском новых сверхпроводников займется квантовый аналоговый компьютер
Вычислительная мощь современных суперкомпьютеров колоссальна, однако по-прежнему существуют задачи, которые им не по зубам. Например, математические модели квантовых явлений даже для систем из десятков элементов невероятно сложны, а чтобы совершать прорывы в физике, порой требуются симуляции сотен и тысяч частиц одновременно. На помощь могут прийти аналоговые компьютеры, моделирующие различные квантовые эффекты.
Чтобы прогнозировать движение небесных тел, можно создать подробную физико-математическую модель, учитывающую все возможные гравитационные взаимодействия интересующих нас астрономических объектов. Задача понятная и решаемая, но требует знаний по астрономии, физике, математике и немалых вычислительных мощностей. Это мы сейчас избалованы производительными персональными компьютерами, легко запускающими симуляторы Солнечной системы.
А всего полвека назад объективно проще было сделать механическую модель, в которой периоды обращения планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет определялись бы передаточным соотношением шестерней. Как ни странно, такие макеты запросто оказывались точнее числовых симуляций, поскольку последние приходилось делать с определенными упрощениями. Это и есть принцип аналогового компьютера — построить эквивалент с нужными физическими свойствами, когда на решение этой же задачи требуется слишком много вычислительных ресурсов микроэлектроники.
Такой трюк можно провернуть и с квантовыми явлениями, но аналог потребуется сделать таким, чтобы в нем они тоже проявлялись. Он по-прежнему будет требовать сверхнизких температур и определенных ухищрений, чтобы с ним было удобно работать.
Но можно не биться над сложностями с поддержанием состояния кубитов в «истинно квантовых системах». При этом сохраняется возможность симулировать состояния таких систем. И потенциальная эффективность подобного «квантового аналогового компьютера» несравнимо ниже, чем у «классического» суперкомпьютера в вопросах моделирования микромира.
Первый в истории строительный кирпичик «квантового аналогового компьютера», который потенциально можно использовать для создания целого чипа из множества типовых элементов, разработали в США. Лавры первопроходцев на этом поприще принадлежат международной команде исследователей из Стэнфорда (США) и Университета Париж-Сакле (Франция), а также Университетского колледжа Дублина (Ирландия). Научная работа с описанием теоретической модели «квантового симулятора» и его экспериментального прототипа опубликована в рецензируемом журнале Nature Physics. Статья в закрытом доступе, с текстом ее препринта можно ознакомиться на портале arXiv.org.
Созданная исследователями структура фактически готова для масштабирования, технологический процесс для ее «печати» можно адаптировать для промышленности по аналогии с фотолитографией. Она представляет собой два металлических «острова», которые контролируются через два затвора, к ним подводятся два квантовых точечных контакта. Внутри каждого из них формируется двумерный вырожденный электронный газ, параметрами которого можно управлять. Получившаяся ячейка может занимать два заряженных состояния, служащих аналогом полуцелого спина симулируемого элемента квантовой системы.
Что самое интересное, еще до того, как разработку попробовали применить в качестве полноценного аналогового компьютера из нескольких таких элементов, она уже помогла совершить открытие в квантовой физике. Во время эксперимента исследователи смогли получить новое состояние материи — электроны всего с одной третьей частью их нормального заряда. Такие частицы называются Z3 парафермионами, и ранее их существование предсказывалось теоретически.
Потенциальная польза от «квантового аналогового компьютера» для современной науки неоценима. В первую очередь ученые надеются с его помощью найти новые сверхпроводящие материалы. Даже если они не будут высокотемпературными, то есть требовать охлаждения «всего лишь» до минус 77 градусов Цельсия, это уже станет прорывом.
На современном уровне значительную часть рассчитанных имеющимися моделями сверхпроводников в лаборатории получили, прогресс застопорился. А более совершенные модели требуют экспоненциального роста вычислительной мощности суперкомпьютеров для обсчета.
Telegram 
Дзен 
VK В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Жизнь в суровых условиях вечной мерзлоты — вызов даже для бактерий. Для нее требуются уникальные адаптации к холоду и другим стрессовым факторам. В новом исследовании ученые МФТИ с коллегами описали белки Exiguobacterium sibiricum — бактерии, найденной в многолетнемерзлых породах на северо-востоке Сибири. Исследователи выяснили, как набор белков в мембране микроба зависит от температуры, при которой его культивируют.
Десятки странных архитектурных структур, обнаруженных в тропических лесах Юкатана, когда-то были не ритуальными сооружениями майя, а рынками с рядами прилавков, пришли к выводу археологи.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
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.
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.
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.
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
Последние комментарии