Октябрь 2022
Обнаружен новый физический эффект, который может лечь в основу перспективных квантовых устройств
Физики открыли новый тип резонансных осцилляций сверхпроводящего критического тока, связанных с туннелированием между локализованными андреевскими квантовыми уровнями. Обнаружены они в джозефсоновских контактах, изготовленных на основе одиночных нанокристаллов топологических изоляторов. Нанокристаллы оказались перспективными не только для изучения фундаментальных физических процессов в мезоскопических квантовых системах, но и для развития квантовых технологий в целом.
https://naked-science.ru/article/column/obnaruzhen-novyj-fizicheskij-effekt
Вычислительная мощность современных квантовых машин относительно низкая и повысить ее непросто. Австрийские физики представили новую архитектуру универсального квантового компьютера, которая позволяет преодолеть существующие ограничения и может стать основой нового поколения квантовых компьютеров.
Квантовые биты, или кубиты выполняют одновременно две функции — выступают в качестве вычислительной единицы и памяти. Поскольку квантовую информацию нельзя скопировать, ее невозможно сохранить в памяти, как в классическом компьютере. Из-за этого ограничения все кубиты должны иметь возможность взаимодействовать друг с другом. Это требование мешает появлению мощных квантовых машин.
https://hightech.plus/2022/10/31/sozdana-novaya-arhitektura-universalnogo-kvantovogo-kompyutera
Физики подтвердили справедливость специальной теории относительности применительно к полю быстро летящего заряда
Не то, чтобы кто-то в этом сомневался, но раньше никто не измерял такое поле напрямую
Японские физики экспериментально подтвердили, что кулоновское поле зарядов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, сжимается ровно так, как предсказывает специальная теория относительности. Для этого они пропускали электронные лучи через кристалл с эффектом Поккельса и измеряли изменение поляризационных свойств падающего на него света. Исследование опубликовано в Nature Physics.
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01767-w
https://nplus1.ru/news/2022/10/28/Lorentz-transformation-examine
Физики не нашли следов квантовой гравитации по ароматам нейтрино
Физики предложили новый метод обнаружения квантовой гравитации по ароматам нейтрино. Ученые проанализировали соотношения различных ароматов нейтрино, зафиксированных обсерваторией IceCube с 2010 по 2018 год. Аномалий, которые бы подтвердили влияние квантовой гравитации, ученые не нашли. Тем не менее им удалось установить численные пределы для некоторых моделей квантовой гравитации.
http://sci-dig.ru/physics/fiziki-ne-nashli-sledov-kvantovoj-gravitacii-po-aromatam-nejtrino/
О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дер-ваальсовом магнитном топологическом изоляторе
Магнитные топологические изоляторы чем-то напоминают магнитные сверхпроводники: на первый взгляд, между магнетизмом и топологическим состоянием существует антагонизм. В случае топологических изоляторов магнитное упорядочение приводит к нарушению симметрии обращения времени, снятию вырождения по спину и открытию энергетической запрещенной зоны в точке Дирака.
Однако, несмотря на исчезновение конуса Дирака, уникальное сочетание магнитных и топологических свойств само по себе интересно, и все чаще становится предметом научных исследований. В частности, внимание исследователей привлекает квантовый аномальный эффект Холла, а также топологический квантовый магнитоэлектрический эффект, напрямую связанный с такой фундаментальной константой, как постоянная тонкой структуры.
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01762-1
Фотонные кольца черной дыры сохранили информацию о ее вибрациях
Физики-теоретики обнаружили, что в концентрических кольцах фотонов, которые вращаются вокруг черных дыр, есть конформная симметрия — внешние кольца являются увеличенной копией внутренних. Для этого ученые проанализировали снимки черной дыры в соседней галактике Мессье 87. Открытие подтверждает, что часть информации о черной дыре закодирована в фотонных кольцах, — а это может помочь в построении теории квантовой гравитации, предполагают ученые в работе в Classical and Quantum Gravity.
Вокруг черных дыр образуется светящаяся область, которая включают плазму и фотонные кольца. Фотонные кольца имеют особую структуру и состоят из фотонов, сделавших разное количество полуоборотов вокруг черной дыры перед тем, как начать движение к наблюдателю. Анализируя параметры колец, ученые могут определить с большой точностью массу и момент импульса черной дыры. Концентрическая структура колец может свидетельствовать о наличии между ними конформной симметрии, которая сохраняет углы между объектами и масштабную инвариантность. Наличие такой симметрии может иметь важное теоретическое значение для поиска голографического двойника черной дыры — квантовой системы, которая содержит всю информацию о черной дыре, — и накладывать на него определенные ограничения.
Запутывание помогло атомному интерферометру преодолеть стандартный квантовый предел
Для этого понадобилось сжать коллективное квантовое состояние атомов
Американские физики использовали запутывание атомов между собой, чтобы преодолеть стандартный квантовый предел при измерении с помощью атомного интерферометра. Для этого они применяли процедуру сжатия к коллективному квантовому состоянию атомов. В результате точность интерферометра почти в полтора раза превысила ограничения, накладываемые квантовой механикой для несжатых состояний. Исследование опубликовано в Nature.
https://nplus1.ru/news/2022/10/24/entanglement-enhanced-interferometry
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05197-9
ОТКРЫТ БЕСПОЛЕВОЙ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОДНЫЙ ЭФФЕКТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ БУДУЩЕГО
Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с зарубежными коллегами открыли бесполевой сверхпроводниковый диодный эффект (СДЭ) в тонкопленочных многослойных системах на основе стека «сверхпроводник/ферромагнетик». Как сообщает Минобрнауки России, данный эффект может быть использован для создания энергонезависимых запоминающих устройств и энергоэффективных логических элементов, работающих в том числе при температурах, близких к абсолютному нулю. Подобная электроника имеет высокие перспективы использования в космическом оборудовании.
Результаты исследования опубликованы в Nature Nanotechnology ( https://www.nature.com/articles/s41565-022-01159-4 ).
Физики экспериментально изменили цвет таммовских плазмон-поляритонов
Учёные Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива провели экспериментальные исследования гибридных таммовских плазмон-поляритонов. Таммовский плазмон-поляритон – это локализованное («пойманное») состояние света, возникающее на границе между тонким слоем металла и распределенным брэгговским отражателем. Это состояние было впервые продемонстрировано экспериментально более 10 лет назад. Благодаря включению в изготовленную структуру слоя жидкого кристалла (ЖК) исследователи СФУ смогли управлять длиной волны этих мод – управление достигалось благодаря воздействию на слой ЖК электрического поля или при изменении его температуры. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters ( https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0067179 ).
https://vk.com/wall-209419_5438?hash=81d11f6f1def0b18af
Благородные фуллерены накапливают литий
В связи с интенсивным развитием мобильной электроники в последние годы большое внимание исследователей нацелено на совершенствование литий-ионных батарей, которые широко применяются в портативных электронных устройствах. Несмотря на значительные успехи в развитии технологий их изготовления, оптимальная конструкция электродов с высокой удельной емкостью, высокой плотностью энергии и приемлемой стабильностью пока остается актуальной задачей. Поиск подходящих для этой цели функциональных материалов не прекращается. В частности, большое распространение получили различные наноструктуры на основе углерода, включая фуллерены, нанотрубки, двумерные графеноподобные структуры и системы гибридной мерности на их основе. Дело в том, что высокая удельная поверхность и пористость подобных материалов позволяет не только обеспечить активные центры адсорбции, но и способствует высокой подвижности атомов лития.
1. M.D.Esrafili et al., Chem. Phys. Lett. 787, 139236 (2022).
https://vk.com/wall-209419_5428?hash=365e5e27b39a6d5217
Физики напрямую увидели электронные вихри
Американские и израильские физики впервые напрямую увидели вихри электронной жидкости. Для этого они заставляли ток течь через образцы теллурида вольфрама сложной формы в гидродинамическом режиме. Исследование опубликовано в Nature ( https://www.nature.com/articles/s41586-022-04794-y ).
Движение электронов по кристаллической решетке в присутствии ускоряющего электрического поля существенно отличается от такового в вакууме. Ключевая особенность — это постоянное рассеяние электронов на неоднородностях решетки, приводящее к потере ими импульса. Превращение энергии движения электронов в энергию колебания решетки приводят к ее омическому нагреву и формирует электрическое сопротивление, с которым человек имеет дело в нормальных условиях.
https://vk.com/wall-209419_5418?hash=eff7f49e8e4523013f
Магнитный материал «сломал» законы физики
Неодим «замерзает» при нагревании, переворачивая все ожидания ученых с ног на голову.
Когда неупорядоченные магнитные материалы охлаждают до нужной температуры, происходит нечто интересное. Спины их атомов «замораживаются» и фиксируются на месте в статическом порядке, демонстрируя кооперативное поведение, которое обычно не проявляется.
Теперь физики из Университета Радбауд в Нидерландах впервые увидели обратный эффект. При частичном нагревании природный магнитный элемент неодим «замерзает». Об этом пишет ScienceAlert.
«Магнитное поведение неодима, которое мы наблюдали, на самом деле противоположно тому, что происходит "обычно", — комментирует физик Александр Хаджетурян из Университета Радбауд. — Он ведет себя довольно нелогично, как если бы вода при нагревании превращалась в кубик льда».
В обычном ферромагнитном материале, таком как железо, все магнитные спины атомов ориентированы в одном направлении, то есть их северный и южный магнитные полюса одинаково ориентированы в трехмерном пространстве. Но в некоторых разбавленных магнитных сплавах, вроде сплавов меди и железа, спины располагаются совершенно случайно. Это состояние известно как спиновое стекло.
Результаты исследования опубликованы Nature physics в https://www.nature.com/articles/s41567-022-01633-9
https://vk.com/wall-209419_5417?hash=7107ca92e8dd6b481d
Фторид магния помог получить эффективные и стабильные тандемные солнечные элементы
Материаловеды из Саудовской аравии и Германии получили эффективные и стабильные тандемные солнечные элементы на основе кремния и перовскитов. Они заменили слой фторида лития в перовскитной ячейке на слой фторида магния, что позволило снизить гигроскопичность и подвижность ионов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science ( https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn8910 ).
Тандемный солнечный элемент состоит из двух полупроводниковых солнечных элементов, расположенных один над другим. Сверху размещают полупроводник с большей шириной запрещенной зоны, а сам слой делают тонким и полупрозрачным. В этом случае верхний слой поглотит только самое высокоэнергетические фотоны, или коротковолновую часть солнечного спектра. Фотоны с более низкой энергией (длинноволновая часть спектра) пройдут через верхний слой и поглотятся в нижнем. В результате солнечный элемент будет поглощать и преобразовывать в электрическую энергию весь спектр солнечного излучения, не теряя ни высокоэнергетические, ни низкоэнергетические фотоны. Поэтому эффективность тандема всегда выше, чем у каждой из частей по отдельности.
https://vk.com/wall-209419_5386?hash=4b9334da6478e7416c
