Квантовый холодильник с термическим приводом автономно сбрасывает сверхпроводящий кубит

Учёные из Технологического университета Чалмерса (Швеция) и Университета Мэриленда (США) разработали новый тип холодильника, который может автономно охлаждать сверхпроводящие кубиты для записи низких температур, открывая путь для более надежных квантовых вычислений. Устройство описано в статье журнала Nature Physics. Квантовый холодильник основан на сверхпроводящих схемах и питается от тепла из окружающей среды. Он может охлаждать целевой кубит до 22 милликельвинов без внешнего управления. Учёные смогли увеличить вероятность того, что кубит будет находиться в основном состоянии перед вычислением, до 99,97%, что значительно лучше, чем то, чего могли достичь предыдущие методы, то есть между 99,8 и 99,92%. Разница небольшая, но при выполнении нескольких вычислений она приводит к значительному повышению производительности.

Оптические скирмионы из метаволокон с субволновыми характеристиками

Существующие методы генерации оптических скирмионов обычно требуют громоздких и сложных установок пространственной модуляции света, что ограничивает их масштабируемость и практическое применение. Существующие методы генерации ограничены оптическими ближними полями, что делает сложным обнаружение скирмионов, а распространение в свободном пространстве на большие расстояния практически невозможным. Учёные разработали гибкое метаволоконное устройство, способное генерировать оптические скирмионы с настраиваемыми топологическими текстурами и беспрецедентными характеристиками субволновой поляризации. Эта метаволоконная платформа включает метаструктуры непосредственно на кончиках волокна, что позволяет создавать структурированные световые поля с точно настраиваемыми топологическими характеристиками. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. В будущих работах могут быть изучены дополнительные функциональные возможности, такие как спиновые скирмионы и реконфигурируемые метаповерхности, основанные на фазовом изменении или двумерных материалах, что еще больше расширит сферу применения топологически спроектированных световых полей.

Вынужденное рассеяние Бриллюэна на кристалле посредством поверхностных акустических волн

Группа исследователей впервые успешно применила лазеры для генерации направленных звуковых волн на поверхности микрочипа. Эти акустические волны, подобные поверхностным волнам, возникающим во время землетрясения, распространяются по чипу на частотах, почти в миллиард раз превышающих частоты, встречающиеся при землетрясениях. Удерживая звуковую волну на поверхности чипа, легче взаимодействовать с окружающей средой, что делает этот чип идеальным кандидатом для передовых сенсорных технологий. Результаты опубликованы в журнале APL Photonics. Метод, используемый исследователями, известен как вынужденное рассеяние Бриллюэна (ВРМБ). Это создается за счет расширенной петли обратной связи между фотонами (светом) и фононами (звуком). Когда свет движется вокруг чипа или оптического волокна, он создает звуковые вибрации. Раньше это считалось помехой в оптической связи, но затем ученые поняли, что могут объединить и усилить эту вибрацию как новый способ передачи и обработки информации. Процесс обратной связи позволяет световым волнам (обычно создаваемым лазерами) и звуковым волнам «сцепляться», увеличивая силу этого эффекта (обратной связи). Исследователи ожидают, что вынужденное рассеяние Бриллюэна найдет применение в сетях 5G/6G и широкополосных сетях, датчиках, спутниковой связи, радиолокационных системах, системах обороны и даже в радиоастрономии.

Новый квантовый лидар обеспечивает высокочувствительное обнаружение ветра на расстоянии 16 км

Исследовательская группа предложила теорию лидара для измерения ветра, основанную на квантовой интерференции с повышающим преобразованием, и успешно разработала прототип. Их работа опубликована в журнале ACS Photonics. Учёные предложили теорию использования HOM-интерференции и квантового стирания высокого порядка для демонстрации явлений квантовой интерференции с независимыми фотонами из разных источников света. HOM-интерференция — это квантовое оптическое явление, при котором интерференция возникает между двумя фотонами, даже если они не сосуществуют, демонстрируя корреляции. Квантовое стирание — это квантовомеханический процесс, который может устранить или восстановить квантовую запутанность между двумя фотонами, манипулируя дополнительными фотонами. Результаты показали, что эта квантовая лидарная система может записывать оптические сигналы в полосе пропускания более 17 ГГц (что соответствует 13 км/с) с частотой дискретизации МГц, решая проблемы с высокой частотой дискретизации и большими проблемами хранения данных для слабых сигналов при непрерывном обнаружении сверхбыстрых целей. Кроме того, в полевых экспериментах квантовая интерференционная лидарная система достигла обнаружения поля ветра на горизонтальном расстоянии 16 км с энергией 70 мкДж, улучшив чувствительность обнаружения в 7 раз по сравнению с существующими лидарными системами, с постоянством обнаружения поля ветра R² = 0,997.

VI Международная конференция "Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг" (APITECH-VI 2024)

29 октября 2024 г. — 29 октября 2024 г., срок заявок: 29 октября 2024 г. Узбекистан, Бухара (издание включено в: РИНЦ, Scopus, Web of Science, eLibrary, DOI). Форма участия: очно-заочная. Язык информации: Русский. Бухарский инженерно-технологический институт (Узбекистан) в партнерстве с Международным малайзийским центром культуры и коммуникации (Малайзия) проводит 29 октября 2024 года в г. Бухара VI Международную конференцию «Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг» – VI International Conference on Applied Physics, Information Technologies and Engineering (APITECH-VI 2024). Цель конференции заключается в содействии всестороннему обмену знаниями и достижениями в различных областях прикладной физики и инженерии. В рамках конференции будут рассмотрены темы, такие как физика конденсированного состояния, нанонаука и нанотехнологии, оптическая физика, квантовая электроника и фотоника. Объединив экспертов из этих областей, конференция стремится способствовать сотрудничеству и инновациям, которые могут привести к практическим приложениям и технологическим достижениям.

Многожильный волоконно-оптический дискриминационный датчик для измерения магнитного поля и температуры

В статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, представлен сверхкомпактные многожильные волоконно-оптические (MCF) наконечники зондов для дискриминационного измерения магнитного поля и температуры. Микрокантилевер в форме чаши и микрополость, пропитанная микрожидкостью, были напечатаны на двух разных сердечниках MCF с помощью техники двухфотонной полимеризации (TPP) соответственно. Микрокантилевер был включен с железным шариком внутри наконечника в форме чаши, чтобы сделать его магнитно-чувствительным, в то время как микрополость, пропитанная микрожидкостью, обеспечила высокочувствительный элемент измерения температуры. Дискриминационное измерение двух параметров может быть реализовано с помощью матрицы коэффициентов чувствительности. Метод позволяет не только реализовать дискриминационное измерение магнитного поля и температуры с высокой чувствительностью, но и значительно уменьшить размер многопараметрического датчика.

Генерирующее электроэнергию устройство на основе гелевого электрета для носимых датчиков

Группа исследователей из NIMS (Национального института материаловедения), Университета Хоккайдо и Фармацевтического университета Мэйдзи разработала гелевый электрет, способный стабильно удерживать большой электростатический заряд. Чтобы создать датчик, способный воспринимать низкочастотные вибрации (например, вибрации, создаваемые движением человека) и преобразовывать их в сигналы выходного напряжения, учёные объединили этот гель с очень гибкими электродами. Полученное устройство может быть использовано в качестве портативного медицинского датчика. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition. NIMS возглавляет усилия по разработке низколетучей жидкости алкил-π при комнатной температуре, состоящей из π-сопряженного красителя и гибких, но разветвленных алкильных цепей (тип углеводородного соединения). Жидкости алкил-π демонстрируют превосходные свойства сохранения заряда, могут наноситься на другие материалы (например, посредством окраски и пропитки) и легко поддаются формованию. Разработчикам удалось создать гель алкил-π, добавив небольшое количество низкомолекулярного гелеобразователя в жидкость алкил-π. Было обнаружено, что модуль упругости этого геля в 40 миллионов раз превышает модуль упругости его жидкого аналога, и его можно упростить путем фиксации и герметизации. Гель-электрет, полученный путем зарядки этого геля, достиг 24% увеличения удержания заряда по сравнению с основным материалом.

В России разработан уникальный модуль для сверхпроводниковых квантовых компьютеров

Командой ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и МГТУ им. Н.Э. Баумана на базе совместного исследовательского центра «Функциональные Микро/Наносистемы» (НОЦ ФМН) разработан модуль считывания на базе широкополосных параметрических криоусилителей для высокоточного считывания состояний кубитов. Коэффициент усиления устройств превышает 15 дБ в широкой полосе рабочих частот свыше 500 МГц при мощности насыщения -100 дБм и шумовой температуре системы на уровне теоретического предела порядка 350 миликельвин. Выводимый на рынок модуль считывания позволяет более чем в 10 раз повысить точность считывания состояний сверхпроводниковых кубитов при реализации сложных квантовых алгоритмов.

Сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, использующий спектрально-пространственно-временное картирование

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группой ученых был разработан сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, который использует спектрально-пространственно-временное картирование. Благодаря объединению характеристик спекл-структуры многомодовых волокон с возможностями выборки многожильных волокон этот новый метод обеспечивает скорость спектральных измерений 100 МГц при сохранении высокого разрешения 14,7 мкм и без ущерба для точности.