Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Квантовый датчик заменил GPS на корабле — он определяет координаты по гравитационным аномалиям
29.08.2026 [10:48],
Геннадий Детинич
В последние годы глобальные спутниковые навигационные системы неоднократно демонстрировали свою уязвимость перед глушением и подменой сигналов, что заставляет искать альтернативные способы определения координат. Одним из таких ориентиров может служить сама Земля: подводные горы, океанические впадины и неоднородности земной коры создают небольшие, но устойчивые изменения её гравитационного поля. Австралийские специалисты Q-CTRL научились использовать эти аномалии для навигации, призвав на помощь квантовую механику. 
Источник изображения: Q-CTRL Подводные горы, океанические впадины, континентальный шельф и неоднородности плотности земной коры немного изменяют величину ускорения свободного падения, создавая характерный пространственный «рельеф» гравитационного поля. Сопоставляя последовательность измерений с заранее составленной картой гравитационных аномалий, навигационная система может определить местоположение судна и корректировать неизбежно накапливающуюся погрешность инерциальной навигации. О разработке в свежей статье на arXiv.org сообщила австралийская компания Q-CTRL. По её словам, она впервые продемонстрировала навигацию морского судна без использования спутниковых сигналов, определяя координаты по неоднородностям гравитационного поля Земли. Новый метод получил название GravNav и развивает идею ранее созданной Q-CTRL системы MagNav, которая аналогичным образом ориентируется по особенностям магнитного поля. Для морской навигации гравитационный вариант особенно удобен благодаря наличию достаточно подробных карт гравитационных аномалий океанов. Испытания прошли в Коралловом море на 29-метровом судне. Установленный прямо в пассажирской каюте квантовый гравиметр непрерывно измерял локальное ускорение свободного падения, а навигационная система сопоставляла получаемый профиль с картой гравитационных аномалий. На маршруте длиной 83 км, на прохождение которого было затрачено более 6 часов, в течение первых 70 км погрешность позиционирования удалось удержать примерно на уровне одной морской мили (1,85 км). По данным Q-CTRL, это в несколько раз лучше показателей навигационных систем резервного класса, используемых при отсутствии GNSS. В основе созданной Q-CTRL технологии лежит квантовый датчик, в котором чувствительным элементом служат атомы. В гравиметре используется облако атомов рубидия-87, взаимодействием с которым управляют с помощью лазерных импульсов. Под действием гравитации атомы находятся в свободном падении, а возникающий при этом фазовый сдвиг позволяет чрезвычайно точно измерять локальное ускорение свободного падения. Полученные значения затем сопоставляются с картой гравитационных аномалий, помогая корректировать координаты, рассчитанные инерциальной навигационной системой. Главная проблема для столь чувствительного квантового прибора на борту судна — постоянные вибрации, качка и ускорения. Для компенсации этих помех квантовый датчик объединили с обычным акселерометром, а отдельно система использовала навигационный инерциальный измерительный блок. Классические датчики хорошо отслеживают быстрые перемещения, тогда как атомный сенсор обеспечивает стабильное опорное значение в долгосрочной перспективе: в 56-часовом стационарном испытании привязка к атомному датчику уменьшила долговременный дрейф примерно в 70 раз по сравнению с использованием только классического канала. Что также важно, оборудование успешно работало в обычной пассажирской каюте без специальной температурной стабилизации, гироскопической платформы и периодической калибровки. Иными словами, эксперимент показал, что квантовый гравиметр способен работать не только в лаборатории, но и на борту находящегося в движении судна в реальных морских условиях. Во время отдельных испытаний система сохраняла работоспособность при волнении моря до четырёх баллов. Ранее Q-CTRL уже испытывала свою квантовую навигационную платформу на самолётах и наземном транспорте, но там использовалась система MagNav, ориентирующаяся по магнитному полю Земли. В 2025 году она, по данным компании, превосходила высококлассные традиционные альтернативы GPS по точности вплоть до 100 раз. Разработками Q-CTRL уже заинтересовались военные: компания сотрудничает с DARPA, подразделением Defense Innovation Unit Минобороны США, Министерством обороны Австралии, Королевским военно-морским флотом Великобритании и другими партнёрами AUKUS. Учёные показали прототип квантового аккумулятора — он работает вопреки здравому смыслу
26.08.2026 [13:58],
Геннадий Детинич
Учёные из Национального научного агентства Австралии (CSIRO) представили первый рабочий прототип квантовой батареи с непривычным свойством: чем больше становится такой накопитель, тем быстрее он заряжается. С обычными аккумуляторами всё наоборот: чем больше их ёмкость, тем дольше время заряда. Но квантовый мир настолько необычен, что свойственные ему коллективные взаимодействия частиц способны работать вопреки нашему повседневному опыту. 
Источник изображения: CSIRO Впервые о доказательстве концепции квантовой батареи сообщалось в марте этого года. Исследователи из CSIRO показали, что это может работать, но тогда они не смогли показать полезную работу квантового аккумулятора — снять с него ток для питания нагрузки. Сегодня, как сообщает BBC, разработчики доработали прототип, добавив ещё один рабочий слой, который позволяет показать фактически полноценную работу необычного аккумулятора. Впрочем, подробностей на этот счёт нет, а собранные данные будут позже оформлены в научную статью. Основой прототипа стала оптическая микрополость — структура из двух зеркал, расположенных на расстоянии около 100 нм друг от друга. Внутри неё находятся органические молекулы красителя, которые облучаются лазером. При этом возникает сильная связь между фотонами света и молекулами вещества: формируются гибридные состояния света и материи, известные как квазичастицы поляритоны. Это же ведёт к эффекту сверхпоглощения (superabsorption), при котором молекулы перестают индивидуальничать — поглощать энергию независимо друг от друга — и начинают действовать согласованно. Чем больше таких молекул участвует в процессе, тем выше скорость накопления энергии. Иначе говоря, чем больше ёмкость такого аккумулятора, тем быстрее он заряжается. Эксперименты показали, что квантовая батарея способна заряжаться за фемтосекунды, а сохранённая энергия удерживается уже в течение наносекунд, что примерно в миллион раз дольше времени зарядки. Прототип накапливает мизерную энергию в объёме нескольких миллиардов электрон-вольт, поэтому до практического применения в смартфонах или электромобилях, если до этого дойдёт дело, в чём многие пока ещё сомневаются, ему ещё очень и очень далеко. Однако к августу исследователям удалось добавить дополнительные слои в аккумулятор, которые позволили извлекать из квантового накопителя электрический ток, что стало важным шагом от демонстрации физического принципа к полноценному устройству. Главным преимуществом предложенной конструкции является возможность работы при комнатной температуре. Другие варианты квантовых батарей, основанные на сверхпроводящих материалах, требуют глубокого охлаждения ниже примерно −150 °C или даже сильнее, что ограничивает их использование. Тем не менее, специалисты отмечают, что главная проблема пока остаётся нерешённой: необходимо научиться эффективно извлекать накопленную квантовую энергию в стабильной и управляемой форме. Наиболее вероятным первым применением технологии станет питание квантовых вычислительных систем, где сверхбыстрая передача энергии может снизить энергопотребление и повысить масштабируемость квантовых процессоров. Возможность замены обычных аккумуляторов в телефонах и электромобилях пока остаётся предметом дискуссий — даже учёные с их свободой полёта мысли не позволяют с уверенностью утверждать о появлении подобных продуктов. По крайней мере, в обозримом будущем. Скептики считают, что схема с оптическим резонатором в принципе труднореализуема как стабильный источник контролируемого съёма тока, не говоря о её применении в бытовых устройствах или электромобилях. Сверхпроводящий вариант более удобен для реализации, но он вряд ли будет развит до работы с мощными потребителями и точно не подойдёт для питания бытовых устройств. Зато для питания квантовых платформ сверхпроводящий квантовый аккумулятор выглядит рабочим решением, хотя сейчас он находится на очень ранней стадии своей разработки. Но надо ли судить об этом так строго? Мир впервые узнал о квантовых батареях чуть больше десяти лет назад — в 2013 году — и вряд ли успел проникнуться этим открытием. Квантовое распространение тепла рвёт шаблоны классической физики и открывает путь к охлаждению электроники будущего
25.08.2026 [12:42],
Геннадий Детинич
В классической физике тепло распространяется равномерно во все стороны, на чём строится всё охлаждение. В квантовом мире всё не так просто и тепло может сфокусировано распространяться волнами в строго заданном направлении. Такое наблюдалось при криогенном охлаждении вещества, что плохо применимо на практике. Теперь же учёные впервые наблюдали сфокусированное квантовое распространение тепла при комнатной температуре, а это совсем другие перспективы. 
Источник изображения: Nature Physics 2026 В современной физике за перенос тепла отвечают квазичастицы фононы. Это кванты колебаний кристаллической решётки, переносящие тепловую энергию. В обычном материале при 300 K они постоянно рассеиваются на других фононах, дефектах и границах кристалла, поэтому тепло от классического волнового быстро переходит к обычному диффузионному распространению — хаотичному и всенаправленному. Для наблюдения именно волновых особенностей распространения тепла исследователи взяли в качестве образца арсенид бора, у которого необычно слабое рассеяние, и поэтому фононы в нём способны сохранять волновые свойства на значительно больших расстояниях. Для обнаружения эффекта учёные разработали метод наноразмерного картирования температуры. В обычных материалах источник тепла создавал примерно круговую картину распространения. В кристалле арсенида бора вместо этого появились выраженные лучеобразные структуры. Причём их геометрия зависела от ориентации кристаллической решётки: на разных кристаллографических плоскостях наблюдались четырёх-, шести- и восьмилучевые картины. Что важно, экспериментальные результаты совпали с теоретическими расчётами. Чтобы получить настолько чёткие картины волнового распространения тепла в материал был внедрён нагреватель из золотой нанопроволоки, который также служил детектором.  Учёные впервые наблюдали явление волнового сфокусированного переноса тепла при температуре окружающей среды 27 °C. Пока это высокая наука, но она показывает, что переносом тепла можно точно управлять в обычных условиях. Исследователи не скрывают, что практический интерес открытия связан, прежде всего, с управлением теплом в электронике. Если научиться задавать направление движения фононов структурой материала, тепло можно будет не просто рассеивать, а направлять к определённому участку или отводить от наиболее важных компонентов. Такая возможность крайне необходима для охлаждения мощных чипов, AI-ускорителей и будущих квантовых компьютеров. Квантовая физика на заднем дворе — учёные впервые запутали солнечные фотоны
21.08.2026 [14:31],
Геннадий Детинич
Учёные впервые получили квантовую запутанность непосредственно из солнечного света, показав, что для создания запутанных фотонов необязательно использовать дорогие лазеры. Эксперимент провели исследователи из Университета Оттавы и Института науки о свете Общества Макса Планка в Германии. Работа обещает появление более энергоэффективных фотонных квантовых технологий, поскольку традиционные системы генерации запутанных состояний требуют мощных лазеров. 
Источник изображения: Optica 2026 В основе эксперимента лежал процесс спонтанного параметрического рассеяния света (SPDC), при котором фотон накачки в нелинейном кристалле превращается в пару фотонов с взаимосвязанными квантовыми состояниями (запутанностью). Традиционно в качестве источника накачки применяют когерентные лазеры, так как считалось, что высокая пространственная и временная когерентность необходима и обязательна для формирования запутанности. Обычный солнечный свет не когерентен и фотоны в нём хаотичны как по направлению, так и по длине волны. Найти в таком свете пару для запутывания — напрасный труд, считало большинство физиков. Поставившие новый эксперимент физики отчасти с этим были согласны, но были уверены, что даже у фотонов некогерентного света можно найти нечто общее и это поляризация — сохранение определённого порядка колебаний электрического поля в выбранном направлении. И у них всё получилось. Ключевым инженерным решением стала установка для концентрации рассеянного солнечного излучения до интенсивности, достаточной для работы с микроскопическим нелинейным кристаллом. Для этого команда создала стеклянный солнечный концентратор конической формы. Система собирала свет с площади около 1,4 м2 через крупную линзу Френеля, затем направляла его в оптическое волокно толщиной примерно с человеческий волос и фокусировала на кристалл. Эксперимент на заднем дворе одного из кампусов проводился с системой слежения за Солнцем, которая гарантировала стабильное поступление потока света в оптический тракт. Исследователи получили состояние фотонов с приближением около 94 % к идеальному запутанному состоянию, а измеренные корреляции нарушали неравенства Белла, что подтверждает их квантовую природу и невозможность объяснить явление классической физикой. В перспективе технология может найти применение в квантовой связи, например для спутниковых систем распределения ключей шифрования, где солнечный свет уже доступен в космосе и позволит уменьшить массу и энергопотребление оборудования за счёт отказа от лазеров накачки. Также это открывает возможность для квантовых экспериментов вне лабораторий с дорогим оборудованием, что расширит вовлечённость в эту науку специалистов и даже любителей. Первые настольные компьютеры появились в гаражах. Почему бы там не появиться первым квантовым настольным компьютерам? Квантовый интернет стал ближе — запутанность фотонов впервые сохранили при передаче по не пойми каким проводам
18.08.2026 [20:09],
Геннадий Детинич
Ключом к квантовому интернету является передача запутанных фотонов — частиц с одинаковыми квантовыми характеристиками, которые защитят данные и обеспечат распределённые квантовые вычисления. Но запутанность сложно сохранить даже в стерильных лабораторных условиях не говоря о передаче по обычным городским коммуникациям. Американским физикам кое-что удалось — они впервые передали запутанные фотоны на 62 км по обычным линиям надземной связи. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Канал связи был организован между Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) в Гейтерсберге и Университетом Мэриленда в Колледж-Парке. Особенность эксперимента заключалась не столько в расстоянии, сколько в условиях: около 70 % линии проходило по воздушным кабелям, подвешенным на столбах и подверженным ветру, перепадам температуры, вибрациям от транспорта и другим внешним воздействиям. Такие возмущения постоянно меняют двулучепреломление волокна и, соответственно, поляризацию проходящего света, что особенно опасно для квантовых состояний. Эксперимент показал, что даже на столь нестабильной инфраструктуре поляризационную запутанность можно поддерживать достаточно долго для работы будущей квантовой сети. Источник в лаборатории NIST создавал пары фотонов в запутанном состоянии Белла Φ+, при котором их горизонтальная и вертикальная поляризации были квантово коррелированы. Фотоны пары разделялись по длинам волн: сигнальный фотон с центром оставался в NIST, а второй отправлялся по 62-километровому волокну в Университет Мэриленда. Потери непосредственно в линии достигали примерно 18 дБ, ещё около 3 дБ добавляли разъёмы и аппаратура для поддержки поляризации. Фотоны регистрировались сверхпроводниковыми нанопроволочными однофотонными детекторами с эффективностью более 70 %. При локальном измерении источник давал около 200 тыс. пар в секунду, а после прохождения линии исследователи регистрировали примерно 1500 совпадающих пар в секунду. Главным вызовом стала непрерывная компенсация изменений поляризации. Для её стабилизации исследователи через линию периодически пропускали опорный лазерный сигнал мощностью около 0,5 мВт на той же длине волны 1549,32 нм, что и передаваемые квантовые фотоны. Система измеряла преобразование нескольких эталонных состояний поляризации и с помощью алгоритма восстанавливала её. При снижении достоверности эталонных состояний ниже 98 % запускалась коррекция до уровня более 99 %. Квантовая передача и калибровочный лазер работали попеременно во времени, чтобы яркий опорный сигнал не мешал регистрации одиночных фотонов. 
Источник изображения: Megan King/NIST Во время суточного эксперимента система тратила на коррекцию поляризации только 7,2 % времени, оставляя 92,8 % времени для передачи запутанных фотонов. При отключённой стабилизации передача запутанного состояния сильно теряла в качестве и больше не восстанавливалась. Тем самым главный вывод после проделанной работы гласит, что даже существующая кабельная инфраструктура невысокого качества допускает передачу запутанных состояний и, как следствие, работу квантового интернета. Но над скоростью передачи надо работать — этого тоже никто не скрывает. В Китае появилась «квантовая» подстанция — электросети никогда ещё не были так защищены
01.08.2026 [21:09],
Геннадий Детинич
В ноябре 2024 года в городе Хэфэй провинции Аньхой была введёна в эксплуатацию экспериментальная электроподстанция Houdian Quantum Application («Хоудянь») напряжением 220 кВ. На подстанции установлено 85 комплектов оборудования 18 типов, охватывающих три направления: квантовые измерения, квантовую связь и квантовые вычисления. Эксплуатация объекта показала, что квантовые технологии быстрее выявляют дефекты оборудования и предотвращают аварии. 
Источник изображения: Xinhua Одним из основных элементов подстанции стал квантовый трансформатор тока, использующий для регистрации магнитного поля чувствительные центры в искусственном алмазе. Разработчики утверждают, что решение не подвержено магнитному насыщению, характерному для обычных электромагнитных трансформаторов, лучше измеряет слабые токи и меньше зависит от температуры. На объекте также работают квантовые датчики положения опор, сенсоры разрядов в распределительных шкафах, приборы раннего обнаружения перегрева кабелей и квантовый лидар, контролирующий облачность и атмосферные частицы в радиусе до 15 км.Для передачи служебной информации применяются оптоволоконные системы распределения квантовых ключей и защищённая связь формата «5G плюс квантовое шифрование». Вычислительная часть проекта включает экспериментальный алгоритм расчёта распределения потоков энергии — определения напряжений, токов и мощности во всех узлах электрической сети. Алгоритм проверили на реальной квантовой платформе — китайском сверхпроводниковом квантовом компьютере Origin Wukong. Впрочем, пока речь идёт именно о технологической демонстрации, а не о доказанном превосходстве квантового компьютера над классическими системами управления энергосетями. По расчётам местного оператора электрораспределительных сетей, квантовые измерительные приборы позволили ежегодно сокращать погрешность учёта электроэнергии на подстанции более чем на 500 МВт·ч. Точность некоторых квантовых датчиков после модернизации выросла примерно с одной тысячной до одной стотысячной измеряемой величины. Подобное оборудование уже начали устанавливать в других городах провинции Аньхой, а в дальнейшем его планируют распространить по всей стране и испытать на подстанциях с более высоким напряжением. Физики научились «штамповать» квантовую запутанность, проложив путь к распределённым квантовым компьютерам
29.07.2026 [11:15],
Геннадий Детинич
Физики впервые на практике реализовали способ создания квантовой запутанности между двумя удалёнными кубитами, который теоретики предложили ещё в 2004 году. Речь идёт не о новом доказательстве существования квантовой запутанности, а о необычном методе её получения. Два кубита удалось связать между собой при помощи общего потока специальным образом подготовленного микроволнового излучения, хотя непосредственно друг с другом они не взаимодействовали. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Квантовая запутанность создаёт коррелированные квантовые состояния пары кубитов, лежащих в основе квантовых вычислений. Состояние запутанности Эйнштейн однажды назвал «чертовщиной», поскольку трудно объяснить тот факт, что измерение состояния кубита на Земле моментально даёт ответ о состоянии запутанного с ним кубита в созвездии Кассиопеи. Традиционно кубиты запутывают двумя изощрёнными способами: либо посылают строго контролируемый фотон от одного к другому, либо отправляют на смеситель по одному фотону от каждого кубита, тоже строго контролируемым образом и с обязательным детектированием результата. В обоих случаях процессы запутывания сложны и требуют обратной связи, измерений и коррекции параметров фотонов. Новый метод сродни ванне, в которую погрузили кубиты, и это привело их в состояние запутанности без всех этих сложных предварительных механизмов. В эксперименте использовались два сверхпроводящих кубита на джозефсоновких переходах. К каждому из них по отдельному кабелю поступала одна часть пары взаимосвязанных микроволновых сигналов. Эти сигналы создавал джозефсоновский параметрический преобразователь. Благодаря заранее существовавшей связи между потоками излучения квантовая запутанность передавалась кубитам. Иными словами, запутанность микроволнового поля трансформировалась в запутанность кубитов. При этом системе не требовалось постоянно проводить измерения, отбирать только удачные попытки или корректировать состояние кубитов при помощи обратной связи — всё работало как бы само собой и без активного участия экспериментаторов. Запутанное состояние возникало примерно за 300 наносекунд и сохранялось не менее 10 микросекунд, пока на кубиты продолжало поступать микроволновое излучение. Это означает, что внешний поток не просто создавал запутанность один раз, а постоянно поддерживал её, что значительно упрощает организацию длительной работы квантовой системы. Степень запутанности пока оставалась сравнительно небольшой: учёным удалось передать кубитам около одной десятой квантовой связи, присутствовавшей в исходном излучении. Одной из главных причин стали потери сигнала в кабелях и других элементах установки. По этой причине технологию ещё предстоит развить, чтобы она составила конкуренцию двум традиционным методам запутывания кубитов. В будущем новый метод может упростить создание распределённых квантовых компьютеров. Вместо одного большого процессора можно будет использовать несколько небольших квантовых модулей, соединённых потоками запутанных фотонов. Источник излучения сможет постоянно поддерживать общую квантовую связь между удалёнными кубитами. Для практического применения физикам, однако, потребуется уменьшить потери, улучшить источники микроволнового излучения и научиться эффективно преобразовывать микроволновые фотоны в оптические, которые удобнее передавать на большие расстояния. Учёные создали простой регулируемый источник квантового света — его буквально можно подкрутить до нужного режима
20.06.2026 [12:00],
Геннадий Детинич
Учёные из Технологического университета Сиднея (UTS) показали, что квантовыми источниками света можно управлять не только подбором химического состава или внешними полями, но также изменяя геометрию самого материала — буквально поворачивая его слои друг относительно друга. Это важное открытие для твёрдотельных квантовых технологий, где нужны компактные и управляемые источники света для квантовых вычислений, защищённой связи и сверхчувствительных сенсоров. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Эффект поворота на так называемый магический угол известен для графена, когда два его слоя поворачивают друг относительно друга. При этом атомарные решётки слоёв выстраиваются таким образом, что это радикально изменяет проводимость составного материала. Для квантовых источников света оказалось возможным что-то похожее, только работающее на ином принципе. В частности, эффект поворота слоёв с изменением оптических свойств материала обнаружен для гексагонального нитрида бора (hBN). Гексагональный нитрид бора — слоистый двумерный материал: его можно представить как стопку атомарно тонких пластин. Внутри таких слоёв существуют дефекты кристаллической решётки, которые работают как квантовые излучатели: они испускают свет с параметрами, чувствительными к локальному атомному окружению. В отличие от более жёстких трёхмерных решений вроде алмаза или карбида кремния, каждый слой hBN можно механически поднимать, заново укладывать и поворачивать относительно друг друга, меняя взаимодействие между ними уже после изготовления образца. В процессе эксперимента со слоями гексагонального нитрида бора учёные многократно разбирали, поворачивали и снова собирали многослойную структуру hBN. Обнаружилось, что при изменении угла взаимного поворота слоёв менялись цвет и длина волны излучения квантовых дефектов, причём спектральный сдвиг оказался заметно больше, чем обычно удаётся получить при управлении дефектами, скажем, в алмазах. По сути, угол поворота стал новой «ручкой настройки»: он меняет локальную электронную и межслоевую среду вокруг дефекта, а дефект отвечает изменением энергии оптического перехода. Работу можно отнести к направлению твистроники — программированию свойств двумерных материалов с помощью взаимного поворота атомных слоёв. Это обещает сделать источники квантового света с использованием гексагонального нитрида бора более управляемыми и пригодными для практических устройств. Пока речь идёт об экспериментальной демонстрации, но она показывает важный принцип: слоистая структура материала может быть не просто пассивной подложкой для дефектов, а активным механизмом настройки квантового излучения. Учёные создали прототип сверхэнергоэффективного транзистора на квантовом эффекте группового поведения электронов
19.06.2026 [14:02],
Геннадий Детинич
Учёные из США впервые измерили отклик у прототипа транзистора, работающего на эффекте волны зарядовой плотности. Сила ответного сигнала оказалась в 10–100 раз выше, чем можно было ожидать исходя из напряжения на управляющем электроде. Это открывает перспективы создания крайне маломощных транзисторов с высокими выходными токами. При этом существующие технологии производства чипов, вероятно, не потребуют радикальной перестройки. 
Источник изображения: UCLA В некоторых материалах и при определённых условиях электроны начинают двигаться согласованно, проявляя свою волновую природу. Это явление известно как волна зарядовой плотности (ВЗП). Команда исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) под руководством профессора Александра Баландина впервые смогла количественно оценить отклик электронного прибора, использующего этот эффект. В работе использовался трисульфид тантала (o-TaS3) — квазиодномерный материал, в котором электроны и кристаллическая решётка образуют согласованное состояние, известное как электронно-решёточный конденсат. Именно он служит средой для распространения волн зарядовой плотности. В отличие от обычной проводимости, где носители заряда рассматриваются как отдельные частицы, здесь они реагируют на внешнее воздействие коллективно. Для эксперимента учёные изготовили наномасштабные прототипы полевых транзисторов на основе кристаллов TaS3 толщиной всего несколько нанометров. Электрическое поле создавалось затвором, а радиочастотные измерения позволяли отслеживать изменения плотности заряда в состоянии волны зарядовой плотности. Ключевой результат оказался неожиданным: изменения плотности заряда в конденсате на один-два порядка превосходили значения, которые можно было бы ожидать, исходя только из геометрии затвора. Иными словами, материал реагировал на управляющее поле намного сильнее, чем обычные полупроводники. Даже слабое внешнее воздействие оказалось способным перестраивать весь конденсат, создавая отклик, значительно превосходящий обычную полевую модуляцию в традиционном полупроводниковом канале. Авторы также впервые смогли разделить вклад отдельных электронов и коллективного состояния волны зарядовой плотности, определить его квантовую ёмкость и построить зонную диаграмму такого транзистора. Практический интерес работы заключается в том, что архитектура экспериментальных устройств напоминает структуры, уже используемые в кремниевой микроэлектронике: канал, затвор и управление электрическим полем. Пока речь идёт лишь о демонстрации концепции, а не о готовом транзисторе. Тем не менее результаты указывают на альтернативный способ управления током при меньших напряжениях и энергозатратах. Если этот подход удастся масштабировать, материалы с волнами зарядовой плотности могут найти применение в новых маломощных транзисторах, элементах памяти и других компонентах электроники будущего, где усиление сигнала обеспечивается не повышением напряжения, а коллективным поведением электронов. NASA модернизировало квантовую лабораторию на МКС — эксперименты с холодными атомами выйдут на новый уровень
17.06.2026 [14:42],
Геннадий Детинич
После модернизации NASA вернуло к работе квантовую лабораторию Cold Atom Lab на борту Международной космической станции. Это единственная в мире орбитальная установка для экспериментов с ультрахолодными атомами. В условиях микрогравитации на МКС охлаждённые атомы дольше проявляют свои квантовые свойства, позволяя учёным глубже изучать квантовый мир и наш мир с их помощью. 
Источник изображений: NASA Оборудование размером примерно с мини-холодильник работает в автоматизированном режиме и управляется с Земли. Новый научный модуль был доставлен на МКС 11 апреля в рамках коммерческой грузовой миссии, а 8 мая астронавт Джессика Меир (Jessica Meir) завершила монтаж нового оборудования, включая оптические волокна и сопутствующие приборы. Установка Cold Atom Lab охлаждает атомы почти до абсолютного нуля (до -273 °C) — области температур, где обычные представления о веществе перестают работать. В таких условиях предварительно испарённые при нагреве атомы рубидия или калия образуют конденсат Бозе—Эйнштейна: коллективное квантовое состояние множества атомов, которое рассматривают как пятое состояние вещества наряду с твёрдым телом, жидкостью, газом и плазмой. В таком состоянии атомное облако ведёт себя не как набор отдельных частиц, каждая со своим квантовым состоянием, а как крупный квантовый объект, который чрезвычайно удобно изучать по сравнению с отдельными атомами. Кроме того, в условиях микрогравитации дольше проявляются волновые свойства частиц, включая облако атомов. Именно поэтому установка позволяет максимально подробно изучать эффекты, связанные с волновой природой материи, сверхточными измерениями времени, гравитации и движения.  Технически эксперимент начинается с нагрева металлических полосок рубидия или калия примерно до 400 °C, чтобы получить атомный газ в вакуумной камере. Затем лазеры, настроенные на строго заданные частоты, замедляют атомы, отбирая у них энергию колебаний и тем самым охлаждая облако. После лазерного охлаждения газ захватывается магнитной ловушкой, а ряд дальнейших манипуляций доводит атомное облако почти до неподвижного состояния. Микрогравитация при этом максимально увеличивает время его существования. На Земле такие облака быстро падают под действием силы тяжести, тогда как на орбите их можно изучать дольше, при более низких температурах и с более крупными квантовыми волнами. Нынешняя модернизация стала уже четвёртой с момента доставки Cold Atom Lab на МКС в 2018 году. Среди главных новшеств — новая магнитная ловушка, позволяющая изменять форму квантовых газовых облаков и проверять различные свойства атомных систем, а также переработанные металлические источники атомного газа. Помимо непосредственных экспериментов с атомами, в NASA в принципе проверяют готовность квантовых технологий к работе в космосе. В перспективе такие разработки могут лечь в основу волновых интерферометров для изучения фундаментальной физики, навигации, синхронизации времени и гравитационного зондирования Земли, Луны и других планет Солнечной системы. IMEC создала первый квантовый чип на High-NA EUV — квантовые компьютеры готовят к массовому производству
16.06.2026 [10:03],
Геннадий Детинич
Бельгийский исследовательский центр IMEC показал на ITF World 2026 прототип квантового чипа, выпущенного с применением High-NA EUV-литографии — экстремальной ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой. Это первое созданное таким методом устройство с кубитами на квантовых точках. Только развитая система производства кремниевых чипов способна породить масштабируемые и полезные квантовые компьютеры, а классике придётся потесниться. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews В демонстрационном образце были использованы кремниевые спиновые кубиты, в которых квантовая информация кодируется в спиновом состоянии электрона, удерживаемого в квантовой точке. Подобной архитектурой также занимается компания Intel, для которой кремний и электроны привычнее и понятнее, чем сверхпроводящие кубиты, кубиты на нейтральных атомах или в ионных ловушках. Акцент в разработке IMEC сделан на сокращении расстояния между квантовыми точками и, как следствие, между управляющими их состояниями затворами. Сканер High-NA EUV позволил создать кремниевые структуры с зазором всего 6 нм — это несколько десятков атомов кремния. Такие плотные структуры нужны для более сильной и управляемой связи между соседними квантовыми точками (читай — кубитами): при уменьшении зазоров взаимодействие между ними резко возрастает. Для квантовых чипов это важно не меньше, чем для обычных транзисторов: требуется не просто создать отдельный кубит, а формировать массивы с высокой плотностью и повторяемостью, малым разбросом параметров и контролируемой геометрией затворов. До сих пор подобные структуры часто изготавливались с использованием электронно-лучевой литографии: она точна, но плохо подходит для массового и экономически масштабируемого производства. Сканеры High-NA EUV, напротив, создавались для производства передовой логики, процессоров и ускорителей ИИ, поэтому IMEC рассматривает их как наиболее простой путь к переносу квантовых устройств из лаборатории на полупроводниковые производственные линии. Ставка делается на то, что кремниевые спиновые кубиты можно будет совместить с уже существующей экосистемой КМОП-производства: литографией, контролем процессов, корпусированием, гибридной разводкой и 3D-интеграцией. 
Источник изображения: IMEC Однако сама миниатюризация кубитов решает только часть задачи. Для отказоустойчивого квантового компьютера потребуются не сотни, а, вероятно, миллионы физических кубитов, потому что коррекция ошибок резко увеличивает их число. Поэтому IMEC параллельно работает над криогенной CMOS-электроникой управления (наподобие SoC Intel Horse Ridge), соединением управляющих и квантовых модулей при сверхнизких температурах, снижением теплопереноса и электрического шума. Все эти проблемы уходят корнями в необходимость сопрягать классические компьютеры с квантовыми платформами, что ведёт к неизбежному появлению толстенных пучков «лиан» — кабелей, соединяющих одну платформу с другой, при необходимости создания температурного барьера между ними. Поэтому чем больше классической электроники удастся перенести в холодильник, тем проще будут будущие системы. Кстати, необходимость значительно большего количества взаимных связей между спиновыми кубитами по сравнению с транзисторами создаёт проблему разводки и соединений внутри квантовых чипов. Это подводит к необходимости решать сложнейшие задачи системной инженерии. Это снова роднит производство классических и квантовых чипов, но уже на уровне проектирования. Тем самым IMEC находит много общего между производством классического кремния и квантовых устройств, утверждая (но это пока далеко не факт), что развитая экосистема производства полупроводников — идеальная и естественная база для скачка в эру квантовых компьютеров. Это радует, но производственная база не резиновая, и с разделением «имущественных прав» могут возникнуть… неудобства. Учёные создали генератор идеальной случайности — надёжной, как швейцарские часы
30.05.2026 [11:47],
Геннадий Детинич
Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) сообщили о первом экспериментальном получении так называемой идеальной случайности — последовательности нулей и единиц, которую можно смело сертифицировать как лишённую скрытых параметров, что архиважно для криптографии, блокчейна и розыгрыша лотерей. Метод превосходит обычные квантовые технологии получения случайных величин, хотя опирается на основополагающие принципы квантовой механики. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Настоящая неопределённость может быть получена только в квантовых приложениях, но даже она не является идеальной, а значит, уязвима для вдумчивого дешифрования. В любом физическом воплощении квантового генератора всегда присутствуют вещи, приводящие к предсказуемому дрейфу значений. Поэтому швейцарские учёные копнули глубже — смогли использовать для очищения квантовых данных базовые принципы квантовой механики, а именно — проверку неравенств Белла. Сегодня без измерений Белла в квантовых экспериментах — никуда. Только они надёжно подтверждают, к какой физике можно отнести результаты эксперимента — к классической или к квантовой. Исследователи собрали систему для измерений Белла в виде двух сверхпроводящих кубитов, связанных 30-м линией связи, также охлаждённой. Система позволяет запутывать два кубита, а дальность в 30 метров означает, что квантовый эффект запутанности сработает без прямой передачи данных, ведь даже скорости света не хватит, чтобы в момент измерения передать информацию от одного кубита к другому. После получения последовательности случайных нулей и единиц на предложенной платформе, специальный алгоритм «очищает» или, как говорят сами разработчики, служит своеобразным «усилителем» неопределённости. Проверка данных с помощью измерений Белла позволяет утверждать, что это фактически сертифицированная платформа для генерации истинно случайных значений. Это как атомные часы в измерениях — придёт время, уверены учёные, и подобные идеальные квантовые генераторы станут работать эталоном для получения случайных чисел. Настанет век настоящих случайностей — надёжных, как швейцарские часы! Выпущена первая в мире игра для квантового компьютера — квантовый гейминг может попробовать каждый
30.05.2026 [10:29],
Геннадий Детинич
Квантовая механика лишена привычной логики, но это не мешает использовать вычислительные кубиты в «мирных» целях, например, позволив разработчикам игр с их помощью создавать абсолютно случайные игровые уровни и ситуации. В какой-то мере это позволит обычным людям прикоснуться к квантовым технологиям и перестать пугаться их как чего-то за пределами понимания. На это делает ставку компания Moth, представив игру-лабиринт Quantum Backrooms. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Проект построен вокруг игровой вселенной Backrooms — бесконечных вызывающих подспудную тревогу лабиринтов из пустых служебных помещений, коридоров и комнат. В отличие от уже представленных игровых продуктов на эту тематику, процесс Moth впервые для генерации игровых лабиринтов использует реальные квантовые платформы — оборудование компаний IBM Quantum и IQM Quantum Computers. Главный технический принцип Quantum Backrooms — это прямое преобразование архитектуры квантового процессора (топологии кубитов) — в игровое пространство. В игре каждый кубит соответствует отдельному участку мира, а связи между кубитами задают возможные маршруты по лабиринту. Иными словами, топология квантового процессора становится топологией уровня: игрок перемещается по лабиринту, структура которого связана с устройством реального квантового процессора.  Это не первый эксперимент Moth с квантовой генерацией игровых уровней. Ранее компания создала Space Moths — многопользовательский проект для Roblox, разработанный вместе с Onward Studios при участии IBM Quantum, IQM и исследовательским финским центром VTT. Но это был проект-демонстрация для разработчиков, тогда как Quantum Backrooms — это игра для широкой аудитории, которая доступна прямо сейчас. Нужно только кликнуть мышкой на ссылку и игра начнёт работать в браузере. И тогда окажется, что квантовые компьютеры — это совсем не страшно. Учёные разобрались со сверхпроводимостью алмаза — это шаг к долгожданному прорыву в квантовой и гибридной электронике
23.05.2026 [12:56],
Геннадий Детинич
Группа учёных из США впервые выяснила механизм перехода алмаза в состояние сверхпроводимости. Об этих свойствах драгоценных камней было известно давно, но детали процесса оставались невыясненными. Новые знания позволяют не просто наблюдать за сверхпроводимостью алмаза, а придавать ему те характеристики, которые будут востребованы в квантовых вычислениях и гибридной электронике будущего. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok/3DNews В работе приняли участие исследователи из Университета Пенсильвании (Pennsylvania State University), Чикагского университета PME (University of Chicago PME) и квантового центра Q-NEXT. Состояние сверхпроводимости алмазом было достигнуто в процессе управляемого легирования бором или HBDD (heavily boron-doped diamond), в процессе которого атомы бора вводились в кристаллическую решётку алмаза и превращали исходно диэлектрический материал сначала в проводящий, а при низких температурах — в сверхпроводящий. Помимо уже известных преимуществ алмаза для электроники — твёрдости, высокой теплопроводности, прозрачности для множества диапазонов света и наличием дефектов с квантовыми свойствами, приобретение им сверхпроводимости сделает этот материал революционным для квантовых и классических вычислений. В своей основе проект подразумевал выращивание тонкоплёночных монокристаллических алмазных структур легированных бором. Плёнки создавались методом MPCVD — химическим осаждением в вакууме из плазмы. Исследовались образцы толщиной от 0,5 до 20 мкм, а ключевой образец имел толщину 0,5 мкм. Структурную однородность проверяли пространственной рамановской спектроскопией, AFM и TEM, что позволило подтвердить теорию наблюдением. Сверхпроводимость алмаза оказалась зернистой, но не из-за структуры кристалла, а из-за физических свойств его электронной структуры. В образце, который внешне выглядел однородным кристаллом, измерения показали своего рода мозаику из сверхпроводящих «лужиц» или островков, встроенных в кристалл. Для перехода в состояние сверхпроводимости «лужицы» должны соединиться в один транспортный путь для электронов. Очевидно, этим можно научиться управлять и создать алмаз с полной сверхпроводимостью. В качестве рычагов воздействия на процесс могут быть температура, магнетизм, токи и даже свет, что позволит добиться разнообразия свойств алмаза. Тем самым в легированном алмазе можно управлять сверхпроводящей «мозаикой» с помощью концентрации бора и набора управляющих механизмов. Подобное открывает возможность создавать в единой алмазной структуре разные по физическим свойствам кубиты, а также элементы обычной электроники. Иначе говоря, алмаз в сверхпроводящем состоянии может стать как интерфейсом между кубитами и классическими компьютерами, так и связующим звеном между системамии с разным типом кубитов. Это путь к многофункциональным квантовым чипам на одной алмазной платформе, что способно будет изменить квантовые и обычные вычисления. IBM создаст контрактное производство чипов завтрашнего дня — квантовое
22.05.2026 [11:39],
Геннадий Детинич
IBM и Министерство торговли США объявили о намерении создать Anderon — новую дочернюю компанию IBM с широкими правами самостоятельной работы. Предприятие будет обрабатывать 300-мм «квантовые» пластины для выпуска квантовых процессоров и сопутствующей электроники. Это попытка возврата IBM к контрактному производству после продажи заводов компании GlobalFoundries в 2014 году, но на новом уровне — для работы с заказчиками в сфере квантовых вычислений. 
Источник изображения: IBM Деньгами в создании Anderon примет серьёзное участие Министерство торговли США. Оно внесёт в общий котёл $1 млрд в рамках закона CHIPS Act, а ещё $1 млрд выделит IBM. Также компания передаст новой структуре интеллектуальную собственность, производственные активы и профильных специалистов. Штаб-квартира и производство будут расположены в Олбани, штат Нью-Йорк. Выбор 300-мм пластин обусловлен современной производственной архитектурой — от изготовления заготовок для пластин до боксов для транспортировки, тестового и промышленного оборудования. Сегодня в этом сегменте представлено всё самое лучшее, и этим было бы грех не воспользоваться. На первом этапе запуска производства, если дело до него дойдёт (пока подписан только документ о намерениях), компания Anderon будет выпускать пластины для сверхпроводниковых кубитов и сопутствующей электроники. Это именно тот тип кубитов, на котором IBM строит свои квантовые процессоры: сверхпроводящие схемы охлаждаются почти до абсолютного нуля, а квантовые состояния управляются микроволновыми сигналами. Схемы с кубитами будут содержать сверхпроводящую разводку, сквозные кремниевые переходы (TSV), контактные группы и другие элементы. Также завод будет тестировать чипы и, возможно, заниматься их упаковкой. В дальнейшем IBM намерена организовать на предприятии Anderon контрактное производство для обслуживания заказов со всего мира. На этом этапе компания начнёт осваивать изготовление иных типов кубитов, отличных от её собственных. Тем самым компания будет стремиться стать мировым центром производства квантовых процессоров. На момент публикации пресс-релиза расшифровки названия или аббревиатуры Anderon не приводилось. На наш взгляд, это созвучная модификация и комбинация слов under и on, что можно трактовать как «включаем ниже», следуя квантовой логике проекта. Но мы можем ошибаться. Будет интересно узнать официальную версию. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
