Физики создали первый полностью механический кубит

Команда физиков из ETH Zürich построила первый в мире работающий механический кубит. В своей статье, опубликованной в журнале Science, учёные описывают идею создания такого кубита и приводят данные тестирования. Вместо представления данных только единицами и нулями кубиты могут хранить данные в суперпозиции обоих состояний. Для этого физики создали то, что они описывают как мембрану, похожую на кожуру барабана, которая может удерживать информацию в устойчивом состоянии, вибрационном состоянии или в состоянии, сочетающем в себе и то, и другое одновременно. Для решения проблемы кратковременности в качестве механического резонатора был использован пьезоэлектрический диск, прикрепленный к сапфировому основанию. Затем они прикрепили кубит из сверхпроводящего материала к его собственной сапфировой основе, используя специальную разработанную технологию. В результате появился кубит со временем когерентности, зависящим от типа используемого сверхпроводника, и в среднем лучше, чем у гибридных или виртуальных кубитов, используемых в других системах.

Экспериментальное подтверждение существования нового типа сверхпроводника на основе электронной нематичности

Команда учёных под руководством Йельского университета нашла убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящего материала, фундаментального научного прорыва, который может открыть дверь к созданию сверхпроводимости — потока электрического тока без потери энергии — по-новому. Это открытие также оказывает ощутимую поддержку давней теории сверхпроводимости, согласно которой она может быть основана на электронной нематичности, фазе материи, в которой частицы нарушают свою вращательную симметрию. В эксперименте учёные охлаждали материалы на основе железа до температуры менее 500 милликельвинов в течение нескольких дней. Для отслеживания материала они использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который снимает изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Изображения СТМ позволили найти разрыв, который точно соответствует сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.

Расширение запрещенной зоны по импульсу в фотонных кристаллах времени за счет резонансов

Международная исследовательская группа впервые разработала реалистичные фотонные кристаллы времени — экзотические материалы, которые экспоненциально усиливают свет. Этот прорыв открывает захватывающие возможности в таких областях, как связь, визуализация и зондирование, закладывая основу для более быстрых и компактных лазеров, датчиков и других оптических устройств. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics. В работе учёные предлагают с помощью теоретических моделей и электромагнитного моделирования первый практический подход к созданию "по-настоящему оптических" фотонных кристаллов времени. Используя массив крошечных кремниевых сфер, они предсказывают, что особые условия, необходимые для усиления света, которые ранее были недоступны, наконец-то могут быть достигнуты в лаборатории с использованием известных оптических методов.

Контролируемый перенос атомов с помощью когерентного туннелирования между оптическими пинцетами

Экспериментальная установка, построенная на физическом факультете Техниона, демонстрирует перенос атомов из одного места в другое посредством квантового туннелирования между оптическими пинцетами. Исследование, проведенное профессором Йоавом Саги и докторантом Янаем Флоршаймом из Института твердого тела, было опубликовано в журнале Science Advances. В основе эксперимента лежит оптический пинцет — экспериментальный инструмент для захвата атомов, молекул и даже живых клеток с помощью оптического потенциала, создаваемого лазерными лучами, сфокусированными в пятне микронного размера.

Обнаружен полностью оптический аналог ядерного магнитного резонанса с квантовыми жидкостями света

Исследователи из Сколтеха, Варшавского университета и Исландского университета продемонстрировали, что оптическими средствами можно возбудить и перемешать экситон-поляритонный конденсат, который излучает линейно поляризованный свет с осью поляризации, следующей за направлением перемешивания. Вращение линейной поляризации излучаемого света соответствует перемешиванию спина поляритона. Скорость такой модуляции во времени может достигать ГГц благодаря сверхбыстрой динамике поляритонной системы. Обнаружено, что эта прецессия происходит только при определенных резонансных условиях внешнего перемешивания и внутренних параметров системы. Работа опубликована в журнале Optica. Экспериментальная работа полностью проводилась в Центре фотоники Сколтеха.

Эксперимент с немонотонной S-образной реологией

Исследователи Лоран Талон и Доминик Сален из Университета Париж-Сакли, Париж, Франция, теперь показали, что при определенных обстоятельствах суспензии кукурузного крахмала могут отображать полосатый рисунок с чередующимися областями высокой и низкой вязкости. Эта работа была опубликована в Европейском физическом журнале E. Тэлон и Салин решили проверить правдоподобность моделируемой реологии 2014 года. Используя суспензию кукурузного крахмала в прямой цилиндрической капиллярной трубке, учёные наблюдали ожидаемую немонотонную зависимость между давлением и скоростью потока, но не совсем так, как предполагалось: скорость потока сначала увеличивалась с давлением, но затем внезапно уменьшалась.

Ускорение положительных мюонов радиочастотным резонатором

Команда инженеров и физиков, работающих в Японском исследовательском комплексе протонных ускорителей, продемонстрировала ускорение положительных мюонов от тепловой энергии до 100 кэВ — впервые мюоны были ускорены стабильным образом. Группа опубликовала документ, описывающий свою работу над сервером препринтов arXiv. К сожалению, такие усилия сдерживаются чрезвычайно короткой продолжительностью жизни мюонов — примерно 2 микросекунды, — после которой они распадаются на электроны и нейтрино. Еще больше усложняет задачу их склонность беспорядочно перемещаться. Используя новую технику, учёные преодолели подобные препятствия.

Открыта универсальная неравновесная квантовая динамика в случайно взаимодействующих спиновых моделях

Новое исследование выявило универсальную динамику вдали от равновесия в моделях случайно взаимодействующих спинов, дополняя тем самым хорошо зарекомендовавшую себя универсальность в физике низкоэнергетического равновесия. Твердотельные ядерные спиновые системы по своей природе представляют собой сложные квантовые системы многих тел, которыми можно точно управлять с помощью технологий квантового контроля, что позволяет реализовать различные модели спина многих тел. Это обеспечивает естественную и настраиваемую экспериментальную платформу для изучения неравновесной динамики квантовых систем многих тел. Учёные разработали последовательности импульсов для высокоточного управления спинами ядер H в порошке адамантана (C₁₀H₁₆) (каждое зерно содержит примерно 10⁹ до 10¹² молекул) и реализовали случайно взаимодействующие спиновые модели с регулируемыми анизотропными параметрами. Хаотичность возникает из-за случайной ориентации между осями решетки в разных зернах и статического магнитного поля. Так было обнаружено новое явление: динамика спиновой деполяризации показала четкий переход от монотонного к колебательному затуханию при изменении анизотропного параметра. Оказалось, что поведение динамики спиновой деполяризации можно универсально описать двумя параметрами.

Модификация кварк-глюонного распределения в ядрах с помощью коррелированных пар нуклонов

До сих пор существовало два параллельных описания атомных ядер: одно на основе протонов и нейтронов, которые мы можем видеть при низких энергиях, а другое, для высоких энергий, на основе кварков и глюонов. В дан6ной работе физикам удалось вывести эти два до сих пор разделенных мира вместе. Этот давний тупик был преодолен только сейчас в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Ее основными авторами являются ученые международной коллаборации nCTEQ по кварк-глюонным распределениям, в том числе из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове. Результаты столкновений атомных ядер с электронами достаточно хорошо воспроизводятся с использованием моделей, предполагающих существование только нуклонов для описания низкоэнергетических столкновений и только партонов для высокоэнергетических столкновений. Однако до сих пор эти два описания не удалось объединить в целостную картину. В своей работе физики из IFJ PAN использовали данные о столкновениях высоких энергий, в том числе собранные на ускорителе БАК в лаборатории ЦЕРН в Женеве. Основная цель заключалась в изучении партонной структуры атомных ядер при высоких энергиях, которая в настоящее время описывается партонными функциями распределения. Новый подход позволил учёным определить для 18 исследованных атомных ядер функции распределения партонов в атомных ядрах, распределения партонов в коррелированных парах нуклонов и даже количество таких коррелированных пар. Результаты подтвердили наблюдение, известное из экспериментов с низкими энергиями, о том, что большинство коррелирующих пар представляют собой пары протон-нейтрон (этот результат особенно интересен для тяжелых ядер, например, золота или свинца).

Прямое измерение фазового соотношения тока sin(2φ) в графеновом сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве

Исследователи из Университета Гренобль-Альпы недавно продемонстрировали прямое измерение тонкого эффекта, а именно фазового соотношения тока sin (2φ), в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве на основе графена, основанном на перестраиваемых затворах графеновых джозефсоновских переходах. Используемый метод измерений, изложенный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может способствовать разработке более стабильных сверхпроводящих кубитов, менее склонных к декогеренции. Экспериментальная установка основывалась на усовершенствованном методе одновременного контроля и считывания текущего фазового соотношения пары джозефсоновских переходов. Показано, что, объединив два графеновых джозефсоновских перехода в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве, можно получить фазовое соотношение тока sin(2φ) благодаря контролю интерференционных эффектов между куперовскими парами с помощью магнитного поля.