Китайская компания CIQTEK представила просвечивающий электронный микроскоп TEM-F200, способный исследовать структуру материалов на атомном уровне. Прибор работает с ускоряющим напряжением 200 киловольт, обладает информационным разрешением 0,1 нанометра и точечным разрешением 0,25 нанометра. Производитель объявил о начале серийного выпуска оборудования, которое может снизить зависимость китайских исследовательских центров и предприятий микроэлектроники от зарубежных поставщиков.
Под председательством вице-премьера Дмитрия Чернышенко состоялось заседание Координационного комитета по проведению Десятилетия науки и технологий. Основной темой стала организация в 2026 году VI Конгресса молодых ученых, который состоится 2-4 декабря на площадке конгрессно-выставочного центра «Экспофорум» в Санкт-Петербурге.
В случае нападения около двух третей современных видов ящериц способны отломить свой хвост в специально предусмотренном для этого «слабом месте». Этот процесс, называемый каудальной (хвостовой) аутотомией, позволяет животному спастись от хищника, оставив ему извивающуюся приманку, которая отвлекает внимание.
Механизм каудальной аутотомии основан на сокращении специализированных мышц вдоль плоскостей разлома, проходящих поперек каждого позвонка. При сокращении мышц позвонок ломается, и хвост отделяется от тела.
Аутотомия — радикальный, но эффективный способ избежать гибели. Потеря целого хвоста — высокая цена, тем не менее это лучше, чем смерть. Большинство ящериц способны впоследствии отрастить хвост заново, хотя вместо костей в нем образуется хрящевая ткань.
Механизм каудальной аутотомии основан на сокращении специализированных мышц вдоль плоскостей разлома, проходящих поперек каждого позвонка. При сокращении мышц позвонок ломается, и хвост отделяется от тела.
Аутотомия — радикальный, но эффективный способ избежать гибели. Потеря целого хвоста — высокая цена, тем не менее это лучше, чем смерть. Большинство ящериц способны впоследствии отрастить хвост заново, хотя вместо костей в нем образуется хрящевая ткань.
Лаборатория Z
В случае нападения около двух третей современных видов ящериц способны отломить свой хвост в специально предусмотренном для этого «слабом месте». Этот процесс, называемый каудальной (хвостовой) аутотомией, позволяет животному спастись от хищника, оставив ему…
Ученые полагают, что способность произвольно отбрасывать хвост возникла в глубоком прошлом. Гаттерия (туатара) — рептилия, обитающая в Новой Зеландии — тоже способна отбрасывать хвост. Ее эволюционная линия прослеживается как минимум на 240 миллионов лет назад, к общим предкам гаттерий, змей и ящериц. Поэтому исследователи предполагают, что эта адаптация появилась именно тогда.
Как отметили авторы научной работы, окаменелость поразительно похожа на музейные образцы хвостов, отброшенных современными ящерицами. Так, на месте отрыва виден ровный срез, окруженный клиновидными пучками мышц, напоминающими лепестки цветка, — характерный признак того, что ящерица отбросила хвост добровольно, а не потеряла его случайно или в результате нападения хищника.
Компьютерная томография помогла выявить и другие следы борьбы за выживание. На хвосте выявили глубокий порез, который не связан с процессом отбрасывания. По мнению исследователей, наиболее вероятный сценарий таков: ящерица увязла в смоле и спаслась, отбросив хвост, после чего часть хвоста обглодало какое-то насекомое. Согласно другой версии, хищник схватил ящерицу, но в итоге остался лишь с ее хвостом, который затем уронил в смолу.
Как отметили авторы научной работы, окаменелость поразительно похожа на музейные образцы хвостов, отброшенных современными ящерицами. Так, на месте отрыва виден ровный срез, окруженный клиновидными пучками мышц, напоминающими лепестки цветка, — характерный признак того, что ящерица отбросила хвост добровольно, а не потеряла его случайно или в результате нападения хищника.
Компьютерная томография помогла выявить и другие следы борьбы за выживание. На хвосте выявили глубокий порез, который не связан с процессом отбрасывания. По мнению исследователей, наиболее вероятный сценарий таков: ящерица увязла в смоле и спаслась, отбросив хвост, после чего часть хвоста обглодало какое-то насекомое. Согласно другой версии, хищник схватил ящерицу, но в итоге остался лишь с ее хвостом, который затем уронил в смолу.
Идея аналогового моделирования заключается в том, чтобы изучать интересующую ученых систему с помощью другой, которой удобнее управлять. В рассматриваемом подходе информацию записывают в волновых состояниях, а их изменение используют для моделирования физических процессов. Для развития таких устройств недостаточно научиться управлять каждым элементом по отдельности: нужно также создавать и контролировать связи между ними. Именно эту задачу и решали физики.
В качестве элементов будущего симулятора исследователи выбрали поляритонные конденсаты. Экситон-поляритоны возникают, когда свет в полупроводниковом микрорезонаторе сильно взаимодействует с электронными возбуждениями вещества — экситонами. Получаются квазичастицы, сочетающие свойства света и вещества. При подходящей лазерной подпитке множество поляритонов образует конденсат — коллективное состояние, которое можно описывать как согласованное волновое поле.
В качестве элементов будущего симулятора исследователи выбрали поляритонные конденсаты. Экситон-поляритоны возникают, когда свет в полупроводниковом микрорезонаторе сильно взаимодействует с электронными возбуждениями вещества — экситонами. Получаются квазичастицы, сочетающие свойства света и вещества. При подходящей лазерной подпитке множество поляритонов образует конденсат — коллективное состояние, которое можно описывать как согласованное волновое поле.
Лаборатория Z
Идея аналогового моделирования заключается в том, чтобы изучать интересующую ученых систему с помощью другой, которой удобнее управлять. В рассматриваемом подходе информацию записывают в волновых состояниях, а их изменение используют для моделирования физических…
Ученые обратились именно к такой системе потому, что ее квантовым состоянием можно управлять лазерными импульсами, а сведения о нем — получать по испускаемому свету. При этом носителем информации служит не отдельная квазичастица, а конденсат целиком.
Для записи информации физики выбрали два пространственно локализованных конденсата. В каждом из них поляритоны образуют две области высокой плотности, поэтому распределение напоминает гантель. Эти «гантели» ориентированы по-разному: вдоль одной или другой оси овальной ловушки. Одно состояние условно обозначили нулем, другое — единицей. Работа опубликована в журнале physica status solidi (b).
Два пространственных состояния поляритонного конденсата с разной ориентацией областей высокой плотности. Экспериментальные изображения из предыдущей работы исследователей; координаты указаны в микрометрах / © R. V. Cherbunin и соавторы, arXiv:2407.12429v3, фрагменты рисунка 1 (d, e); CC BY 4.0
Эти состояния можно накладывать друг на друга, получая суперпозицию. Так возникает аналог кубита: информация связана с соотношением заселенностей двух квантовых состояний и разностью их фаз — тем, насколько колебания одного состояния опережают колебания другого.
В более ранних экспериментах, на которые опирались исследователи, одним таким конденсатом уже научились управлять. Из-за овальной формы ловушки два выбранных базисных состояния немного различались по энергии, а их интерференция вызывала колебания.
Направляя лазерные импульсы в определенные точки, ученые меняли частоту, размах и фазу этих колебаний.
В новой работе физики рассчитали, как управлять совместным состоянием двух конденсатов.
Ученые рассмотрели два конденсата в соседних овальных ловушках с туннельной связью, позволяющей их волновым состояниям взаимодействовать. Описание пары аналоговых кубитов ограничили четырьмя комбинациями: 00, 01, 10 и 11. Затем рассчитали, как меняется их суперпозиция под действием света.
Расчеты выполнили в приближении среднего поля: каждый конденсат описывали как целостный объект, двухуровневую квантово-механическую систему. В обобщенном уравнении Шредингера для двух таких систем учли не только удерживающие поляритоны ловушки, но и потери поляритонов, а также их постоянное поступление из двух отдельных резервуаров экситонов. Эти резервуары тоже изменялись со временем, поэтому их поведение рассчитывали вместе с поведением конденсатов.
В предложенной схеме использовали два коротких световых импульса, воздействующих на области левой и правой ловушек. Они создавали дополнительные облака экситонов, которые отталкивали поляритоны. Так исследователи намеренно изменяли условия движения поляритонов в обеих ловушках и управляли совместным состоянием конденсатов.
Положение световых пятен определяло, какие участки конденсатов испытывали отталкивание. Поскольку два выбранных состояния имеют разное пространственное распределение, одно и то же воздействие меняло их неодинаково. Подбирая точки приложения импульсов, исследователи меняли соотношение этих состояний и разность их фаз. В расчетах они искали положения, при которых совместное состояние двух конденсатов становилось максимально неразделимым.
В рассмотренном примере свет создавал локальные возмущения характерной шириной около одного микрометра — 0,001 миллиметра.
Схема управления двумя связанными поляритонными конденсатами. Световые импульсы создают локальные облака экситонов, которые отталкивают поляритоны и изменяют волновые состояния в ловушках. Положения световых пятен показаны условно / © схема сгенерирована в ChatGPT 6 Astra по материалам physica status solidi (b)
В начале расчета общее состояние системы задавалось независимыми состояниями двух конденсатов. После воздействия импульсов такое описание уже не подходило: совместное квантовое состояние нельзя было представить как произведение двух отдельных состояний — по одному для каждого конденсата. Эту неразделимость ученые называют классической полевой запутанностью.
Для записи информации физики выбрали два пространственно локализованных конденсата. В каждом из них поляритоны образуют две области высокой плотности, поэтому распределение напоминает гантель. Эти «гантели» ориентированы по-разному: вдоль одной или другой оси овальной ловушки. Одно состояние условно обозначили нулем, другое — единицей. Работа опубликована в журнале physica status solidi (b).
Два пространственных состояния поляритонного конденсата с разной ориентацией областей высокой плотности. Экспериментальные изображения из предыдущей работы исследователей; координаты указаны в микрометрах / © R. V. Cherbunin и соавторы, arXiv:2407.12429v3, фрагменты рисунка 1 (d, e); CC BY 4.0
Эти состояния можно накладывать друг на друга, получая суперпозицию. Так возникает аналог кубита: информация связана с соотношением заселенностей двух квантовых состояний и разностью их фаз — тем, насколько колебания одного состояния опережают колебания другого.
В более ранних экспериментах, на которые опирались исследователи, одним таким конденсатом уже научились управлять. Из-за овальной формы ловушки два выбранных базисных состояния немного различались по энергии, а их интерференция вызывала колебания.
Направляя лазерные импульсы в определенные точки, ученые меняли частоту, размах и фазу этих колебаний.
В новой работе физики рассчитали, как управлять совместным состоянием двух конденсатов.
Ученые рассмотрели два конденсата в соседних овальных ловушках с туннельной связью, позволяющей их волновым состояниям взаимодействовать. Описание пары аналоговых кубитов ограничили четырьмя комбинациями: 00, 01, 10 и 11. Затем рассчитали, как меняется их суперпозиция под действием света.
Расчеты выполнили в приближении среднего поля: каждый конденсат описывали как целостный объект, двухуровневую квантово-механическую систему. В обобщенном уравнении Шредингера для двух таких систем учли не только удерживающие поляритоны ловушки, но и потери поляритонов, а также их постоянное поступление из двух отдельных резервуаров экситонов. Эти резервуары тоже изменялись со временем, поэтому их поведение рассчитывали вместе с поведением конденсатов.
В предложенной схеме использовали два коротких световых импульса, воздействующих на области левой и правой ловушек. Они создавали дополнительные облака экситонов, которые отталкивали поляритоны. Так исследователи намеренно изменяли условия движения поляритонов в обеих ловушках и управляли совместным состоянием конденсатов.
Положение световых пятен определяло, какие участки конденсатов испытывали отталкивание. Поскольку два выбранных состояния имеют разное пространственное распределение, одно и то же воздействие меняло их неодинаково. Подбирая точки приложения импульсов, исследователи меняли соотношение этих состояний и разность их фаз. В расчетах они искали положения, при которых совместное состояние двух конденсатов становилось максимально неразделимым.
В рассмотренном примере свет создавал локальные возмущения характерной шириной около одного микрометра — 0,001 миллиметра.
Схема управления двумя связанными поляритонными конденсатами. Световые импульсы создают локальные облака экситонов, которые отталкивают поляритоны и изменяют волновые состояния в ловушках. Положения световых пятен показаны условно / © схема сгенерирована в ChatGPT 6 Astra по материалам physica status solidi (b)
В начале расчета общее состояние системы задавалось независимыми состояниями двух конденсатов. После воздействия импульсов такое описание уже не подходило: совместное квантовое состояние нельзя было представить как произведение двух отдельных состояний — по одному для каждого конденсата. Эту неразделимость ученые называют классической полевой запутанностью.
Лаборатория Z
Ученые обратились именно к такой системе потому, что ее квантовым состоянием можно управлять лазерными импульсами, а сведения о нем — получать по испускаемому свету. При этом носителем информации служит не отдельная квазичастица, а конденсат целиком. Для…
Ее степень оценивали с помощью особого параметра, негативности: в выбранной модели этот показатель изменился от нуля до значения, близкого к максимально возможному — 0,5. Таким образом, в компьютерной модели исследователи получили классический волновой аналог запутанного состояния двух кубитов. Такой результат показывает возможность управлять совместным состоянием двух элементов будущего поляритонного симулятора.
Практический смысл предложенной схемы в том, чтобы перейти от управления отдельными элементами к операциям над их парами. В перспективе такие операции могут стать частью поляритонных симуляторов, в которых поведение сложной системы воспроизводится через управляемую динамику волн.
Стелла Кавокина, заместитель директора Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ так прокомментировала результаты работы: «Мы разработали экспериментально осуществимый и относительно простой подход к получению классически запутанного состояния двух поляритонных кубитов, необходимого для создания поляритонной платформы аналогового моделирования».
Практический смысл предложенной схемы в том, чтобы перейти от управления отдельными элементами к операциям над их парами. В перспективе такие операции могут стать частью поляритонных симуляторов, в которых поведение сложной системы воспроизводится через управляемую динамику волн.
Стелла Кавокина, заместитель директора Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ так прокомментировала результаты работы: «Мы разработали экспериментально осуществимый и относительно простой подход к получению классически запутанного состояния двух поляритонных кубитов, необходимого для создания поляритонной платформы аналогового моделирования».