Квантовые кубиты, несуществующие цвета и сверхпамять. Топ разработок российских учёных

Российская наука продолжает удивлять прорывными открытиями! В числе последних разработок — революционные кубиты для квантовых компьютеров, возможность видеть новые цвета, которых не существует в природе, передовой литограф для микро- и нанопроизводства, сверхбыстрая память и даже экологичные аккумуляторы из… морских водорослей. Подробности самых невероятных разработок — в нашем новом дайджесте!

Российские учёные из Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) разработали новый тип кубитов, потенциально открывающий путь к созданию квантовых компьютеров на полупроводниковой платформе. Эта разработка, основанная на искусственных атомах, позволит эффективно кодировать и обрабатывать квантовую информацию и внесёт вклад в развитие отечественной микроэлектроники и спинтроники.

Ключевым достижением является возможность одновременного контроля двух параметров кубита — заряда и спина. По словам доцента Марины Бастраковой, управление зарядом и вектором вращения кубита с помощью электрического поля позволит создавать более сложные и компактные квантовые системы.

В ходе исследований был открыт ранее неизвестный эффект спиновой памяти в гибридных кубитах. Учёные обнаружили, что, контролируя состояние кубита электрическим полем, можно «запереть» его на определённом энергетическом уровне, значительно увеличивая время сохранения квантового состояния. Как пояснил доцент Денис Хомицкий, это позволяет проводить необходимые операции в квантовых приложениях. Этот эффект может быть использован для создания энергонезависимых элементов квантовой памяти с электрическим управлением, необходимых для масштабных квантовых компьютеров.

Разработка основана на арсениде галлия, что упрощает интеграцию новых кубитов в существующие квантовые устройства. Разработка технологий для квантовых вычислений, включая гибридные кубиты на полупроводниковых гетероструктурах, является приоритетным направлением развития российской наноэлектроники.

Российские учёные из МФТИ совершили прорыв, создав первый в стране литограф, способный формировать детали с размерами до 150 нанометров и разрешением 350 нм. Инновационный инструмент, использующий короткие лазерные импульсы видимого спектра и биосовместимые фотополимеры, перспективен для биомедицины, фотоники и микроэлектроники.

Уникальность разработки заключается в создании трёхмерных микроструктур, включая сложные топологические элементы, превосходящие возможности традиционных методов. В отличие от зарубежных аналогов, российский литограф использует доступные лазеры видимого диапазона, существенно снижая стоимость оборудования и его эксплуатации.

Новый прибор открывает широкие перспективы для научных и прикладных исследований, позволяя создавать микрокаркасы для изучения роста живых тканей, производить мембраны с регулируемой пористостью для исследования миграции клеток, разрабатывать микрооптические элементы для фотонных интегральных схем и даже изготавливать фазовые маски для работы с оптическими полями специального типа.

Основными пользователями литографа станут научные центры и высокотехнологичные компании в сферах фотоники, биофотоники и микросистемной техники. Российская разработка не только заполняет пробел в отечественном сегменте литографического оборудования, но и предлагает уникальные функциональные возможности, превосходящие зарубежные аналоги.

Учёные совершили революционный прорыв, создав технологию, которая позволяет людям воспринимать недоступные ранее цвета. Новая методика позволяет «обмануть» зрительную систему, открывая доступ к абсолютно новым оттенкам. В ходе эксперимента пятеро добровольцев смогли увидеть принципиально новый цвет, получивший название «оло» – нечто среднее между синим и зелёным, но отличающееся невероятной глубиной и насыщенностью.

Суть открытия состоит в том, что исследователи смогли «обмануть» зрительную систему человека, заставив её воспринимать цвета по-новому. Они разработали метод под названием «Оз», который с помощью лазерных лучей воздействует на определённые клетки в глазу, отвечающие за восприятие цвета. Благодаря этому участники эксперимента впервые увидели «оло» – цвет, недоступный обычному человеческому глазу.

К сожалению увидеть «оло» сейчас можно только в лаборатории с использованием сложного оборудования. Но учёные полны оптимизма и надеются, что в будущем эта технология поможет людям с дальтонизмом и даже позволит расширить возможности цветового зрения, открывая новые горизонты восприятия.

К сожалению, пока не стоит ждать появления телевизоров или телефонов, способных воспроизводить «оло». Но кто знает, возможно, в будущем нас ждёт целый мир новых, невиданных ранее цветов!

Новосибирские физики разработали новый материал для мемристоров, способных хранить огромные объёмы информации и передавать данные с невероятной скоростью. Эта разработка – перспективная альтернатива современным картам памяти, имеющим ограниченный срок службы и недостаточную скорость.

Мемристоры в форме мини-квадратов позволят загружать информацию в миллионы раз быстрее, чем флеш-память, и значительно увеличить объём хранимых данных. Принцип работы микросхем имитирует работу человеческого мозга: мемристор либо пропускает электрический сигнал (низкое сопротивление), либо нет (высокое сопротивление), подобно нейронам и синапсам.

Уникальность технологии заключается в использовании многослойной плёнки на основе кремния и германо-силикатного стекла, толщина которой в тысячу раз меньше человеческого волоса.

Исследование выявило светочувствительность структуры, что открывает возможности для создания новых датчиков движения и оптических сенсоров.

Учёные создали рабочие макеты устройств и готовы к внедрению разработки в производство, но нуждаются в промышленных партнёрах.

Инновационный подход к производству экологически чистых натрий-ионных аккумуляторов разработан учёными из Института химии ДВО РАН. В качестве сырья предлагается использовать морские водоросли, выброшенные на берег.

Процесс включает нанесение обработанных водорослей на алюминиевую фольгу, которая затем используется для покрытия анода из натрия и сепаратора, пропитанного электролитом. После прессования и тестирования получается готовый аккумулятор.

«Истощение запасов лития делает натрий-ионные аккумуляторы особенно востребованными», — подчеркнул директор Института химии ДВО РАН Сергей Гнеденков, отмечая, что мировые научные круги активно ищут решения для их разработки, в том числе с использованием морских ресурсов.

Заведующий лабораторией функциональных и электрохимически активных материалов ИХ ДВО РАН Денис Опра подчеркнул экономическую выгоду натрий-ионных батарей по сравнению с литиевыми, а также перспективность использования биомассы водорослей для создания материалов для аккумуляторов.

Бурые водоросли, в изобилии произрастающие в Японском море, благодаря регулярным штормам, представляют собой легкодоступный и возобновляемый ресурс.

Испытания показали, что разработанные на их основе батареи не уступают по эффективности традиционным аккумуляторам, являясь равноценной альтернативой.

Автор: Ирина Леонова