Изучение суперхимии открывает дорогу к ускорению химических реакций, а суперпарамагнетизма — ​к созданию очень мощных и быстрых компьютеров, работающих при комнатной температуре. Подробности — ​в обзоре новостей квантовой физики.

Пары-тройки

Ученые Чикагского университета (США) под руководством профессора Чен Чина впервые наблюдали квантовую суперхимию в лабораторном эксперименте. Исследователи уверены: если мы хорошо изучим квантовую суперхимию, то сможем ускорять химические реакции и улучшить квантовые вычисления.

В классической химии считается, что атомы в смеси движутся хаотично, могут столкнуться, а могут и не столкнуться. При каждом столкновении есть шанс, что атомы соединятся, образовав нужную ученому молекулу, но гарантий никаких. Теоретики давно предположили, что в квантовом состоянии атомы станут более предсказуемыми, а реакции между ними будут проходить быстрее. В Чикагском университете доказали это на практике. Охладили атомы цезия до температуры, близкой к абсолютному нулю, те перешли в одинаковое квантовое состояние и стали работать в команде — ​именно так, как предсказывала теория квантовой суперхимии. Химические реакции протекали намного быстрее, чем в обычных условиях.

Также ученые заметили, что взаимодействие трех атомов происходит чаще, чем двух, и при столкновении трех атомов два соединяются, образуя молекулу, а третий каким-то образом помогает процессу.

По словам авторов исследования, все молекулы, которые получаются в итоге, находятся в одном и том же состоянии, что полезно для создания больших партий идентичных молекул. Их предлагают, в частности, использовать в качестве кубитов в квантовых вычислительных устройствах.

Квантовое потепление

Охладить до экстремальной температуры — ​самый распространенный способ заставить частицы проявлять квантовые эффекты, поэтому квантовые вычислительные устройства нуждаются в мощных (и весьма дорогих) системах охлаждения. В Техасском университете в Эль-Пасо (США) заявили, что придумали магнитный материал, позволяющий манипулировать кубитами при комнатной температуре. Материал трехслойный: аминоферроцен — ​металлоорганическое соединение, содержащее железо, — ​помещается между двумя листами из оксида графена. Полученное вещество обладает суперпарамагнетизмом — ​свойством, которое позволит управлять движением частиц в нем, регулируя внешнее магнитное поле.

Профессор Техасского университета в Эль-Пасо Ахмед Эль-Генди демонстрирует магнетизм нового материала для квантовых компьютеров

А японские физики добились квантовой стабильности при комнатной температуре в молекуле красителя, встроенной в металлоорганический каркас. Они использовали хромофор — ​органический краситель, содержащий функциональную группу атомов, способную поглощать свет определенной длины волны. Хромофор окружает каркас из нанопористого кристаллического материала. Воздействуя на молекулу микроволновым излучением, ученые привели электроны в состояние квантовой когерентности и удерживали более 100 наносекунд.

Фотонные инь и ян

Команда ученых из Оттавского университета (Канада) и Римского университета Сапиенца визуализировала квантовую запутанность, использовав метод бифотонной голографии. Голография позволяет построить трехмерное изображение с двумерной поверхности на основе излучаемого предметами света. Камера с временной меткой отсняла с разрешением порядка наносекунды на каждом пикселе пару запутанных фотонов, визуализировав их «танец» в реальном времени. Картинка напоминает символ инь и ян. Такие голограммы позволят определять волновую функцию запутанных квантовых частиц, что необходимо для точного предсказания их поведения.

Голографическая реконструкция взаимодействия двух запутанных фотонов
Первый модульный компьютер IBM

Корпорация представила новейший 133‑кубитный квантовый процессор Heron и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе. Основное преимущество модульных квантовых компьютеров заключается в том, что их можно постоянно модифицировать, добавляя процессоры, серверы и проч.

Главный квантовый архитектор IBM Маттиас Стеффен отметил: «Heron — ​наш самый производительный квантовый процессор на сегодня, он обеспечивает пятикратное снижение ошибок по сравнению с флагманским устройством Eagle. Этот путь мы прошли за четыре года. Heron разработан модульным и масштабируемым».

Вдобавок IBM анонсировала Condor — ​первый в мире квантовый процессор на 1121 кубите. Само по себе увеличение количества кубитов значительно не скажется на мощности процессора — ​требуются изменения архитектуры, чтобы в числе прочего сократить частоту ошибок. Тем не менее плотность кубитов у Condor будет на 50 % выше по сравнению с предшественниками.

Поделиться
Есть интересная история?
Напишите нам
Читайте также:
Технологии
Эврика в фотонике: о перспективах развития лазерной отрасли России
Технологии
Гонка «четверок»: какие энергосистемы поколения IV имеют коммерческий потенциал
Новости
«Росатом» отгрузил комплект парогенераторов для третьего энергоблока АЭС «Аккую»
Новости
На Якутской АСММ завершили инженерные изыскания
Новости
REASkills-2024 стал рекордным по количеству участников и компетенций
Федеральный номер «Страна Росатом» №15 (623)
Скачать
Федеральный номер «Страна Росатом» №15 (623)

На форуме «Открытые инновации» заглянули на 10 лет вперед — стр. 4

Евгений Адамов: «Не люблю, когда человек приходит со своим мнением, а уходит с моим» — стр. 6

REASkills‑2024 стал рекордным по количеству участников и компетенций — стр. 14

Скачать
Показать ещё