От квантового лидерства до Большого взрыва. Топ достижений российской науки в 2025 году 

В России начали «распаковывать» ядро Вселенной, запустив мощнейшую научную установку, которая преследует, возможно, самую амбициозную цель в истории науки — понять, из чего и как была соткана наша реальность. В марте 2025 года в Дубне начал работу коллайдер NICA, задача которого — воссоздать и изучить ту самую фундаментальную материю, из которой состоял мир в первые мгновения после Большого взрыва.

В Год 300-летия Российской академии наук «Трамплин» решил напомнить о самых ярких и действительно прорывных научных достижениях минувшего года. Так, в 2025 году Россия стала одним из лидеров квантовой гонки, начав применение квантовых компьютеров для моделирования физических и других процессов. Кроме этого российским гениям удалось создать новую материю, которой нет в природе, и принципиально новый материал для компьютеров, которым не нужно электричество. А ещё открыть белок, который держит в форме наш мозг, и предложить смелые решения на глобальные энергетические вызовы — от создания «вечных» аккумуляторов и добычи глубинного тепла Земли до производства экологически чистого водорода с помощью инновационного ядерного топлива.

Все подробности — в нашем материале.

Россия стала одним из лидеров квантовой гонки 

В минувшем году наша страна не только догнала, но и по ряду направлений обошла мировых конкурентов в области квантовых вычислений. Всего за пять лет страна преодолела десятилетнее отставание, создав линейку работающих прототипов на разных физических платформах и начав их практическое применение для решения реальных задач.

Ещё в 2020 году ситуация в стране в этой области была критической: отставание от лидеров оценивалось в 10 лет, а самый мощный отечественный квантовый компьютер обладал скромной мощностью в 2 кубита. Ответом стал масштабный проект под руководством Госкорпорации «Росатом», объединивший более 600 учёных и инженеров из 16 институтов и университетов. При общем объёме инвестиций в 24 миллиарда рублей команде удалось совершить невозможное.

Уже к 2024 году российские исследователи представили прототипы квантовых вычислителей на всех четырёх перспективных технологических платформах: 50-кубитный на ионах, 50-кубитный на нейтральных атомах, 35-кубитный на фотонах и 16-кубитный на сверхпроводниках. Это сделало Россию одной из шести стран мира, обладающих квантовыми компьютерами мощностью 50 и более кубитов, и одной из трёх, где создали процессоры на основе многоуровневых кубитов — кудитов.

«Создание 50-кубитного ионного квантового компьютера означает, что Россия вошла в число мировых лидеров сферы квантовых технологий… Следующий шаг — это практическое применение квантовых вычислителей для улучшения жизни людей и придания нового качества нашей экономике», — заявил тогда глава «Росатома» Алексей Лихачёв.

Наиболее ярким достижением 2025 года стал первый российский 50-кубитный компьютер на ионах иттербия, разработанный в ФИАН. Его уникальность — в использовании кудитов (конкретнее, куквартов), что позволяет обрабатывать за цикл больше информации, чем на аналогичных системах с обычными кубитами. Устройство успешно прошло тесты, выполнив алгоритм квантового поиска Гровера и рассчитав структуру нескольких молекул.

«Это не просто экспериментальный прототип — это полноценная платформа для проведения исследований и решения задач», — отметил директор ФИАН академик Николай Колачевский.

Главным итогом 2025 года стал переход от создания технологий к их первому промышленному применению. «Росатом» стал пионером, начав использовать квантовые и квантово-вдохновлённые алгоритмы в рамках проекта «Прорыв» для решения оптимизационных задач и моделирования теплопереноса.

Разработана и отечественная облачная платформа, которая предоставляет удалённый доступ к вычислительным мощностям квантовых компьютеров и библиотекам алгоритмов для бизнеса и науки. Это открывает возможности для ускорения разработки новых материалов и лекарств, оптимизации логистики и финансовых моделей.

Уникальный материал для электроники будущего

Иллюстрация сгенерирована shedevrum.ai

Учёные Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и НИЦ «Курчатовский институт» разработали уникальный двумерный альтермагнетик толщиной всего в один атом. Этот материал, вошедший в топ-10 главных научных достижений 2025 года по версии Российского научного фонда, открывает путь к созданию сверхбыстрых и невероятно энергоэффективных вычислительных устройств будущего — спинтронных компьютеров.

До сих пор электроника опиралась на два типа магнетиков. Ферромагнетики (как в обычных жёстких дисках) создают сильное внешнее поле, что удобно для хранения данных, но вызывает помехи в миниатюрных схемах. Антиферромагнетики не создают помех, но крайне сложны для считывания информации. Новый материал — альтермагнетик — стал золотой серединой: он такой же «невидимый» и стабильный, как антиферромагнетик, но при этом генерирует мощный внутренний спиновый сигнал, идеально подходящий для обработки данных.

«Альтермагнетики практически не создают рассеянного магнитного поля, но при этом генерируют мощные спиновые отклики, пригодные для обработки и передачи информации. Именно такая комбинация делает их исключительным кандидатом для наноэлектроники», — поясняют исследователи.

Главным инженерным триумфом стал синтез этого материала в виде ультратонкой плёнки непосредственно на стандартной кремниевой подложке с использованием редкоземельного элемента гадолиния. Это критически важно для интеграции в существующие полупроводниковые технологии. Учёным удалось не только получить стабильный одноатомный слой, но и создать две функциональные версии материала — металлическую и полупроводниковую, — адаптированные для разных задач. Технология также успешно была перенесена на подложки из германия.

Разработка прокладывает дорогу к спинтронике — принципиально новой парадигме электроники, где информация кодируется и переносится не зарядом электрона (как сейчас), а направлением его собственного вращения — спином. Это позволит создавать микрочипы, которые практически не нагреваются, выполняют вычисления в тысячи раз быстрее и почти не потребляют энергию в режиме ожидания.

«Тюрьма для жидкости». Открыта новая форма материи

Иллюстрация сгенерирована shedevrum.ai

Российские физики в составе международной группы исследователей открыли новую форму материи, которой нет в природе — «сверхохлаждённую закорралированную жидкость». Это гибридное состояние, при котором атомы металла остаются жидкими внутри твёрдого атомного каркаса при температурах на сотни градусов ниже точки замерзания.

Эксперимент проводился на базе Ноттингемского (Великобритания) и Ульмского (Германия) университетов при ключевом участии российского учёного профессора Андрея Хлобистова. Исследователям удалось создать «атомный коралл» — кольцо из неподвижных атомов, которое удерживает жидкое металлическое ядро от кристаллизации.

Учёные использовали графеновую подложку, микроскопические дефекты которой служили якорями для атомов платины, золота и палладия. С помощью высокоточного электронного микроскопа и сфокусированных импульсов частиц они шаг за шагом наращивали вокруг наночастиц расплавленного металла неподвижный атомный каркас. Образовавшийся «коралл» физически изолировал жидкое ядро, не позволяя ему кристаллизоваться даже при экстремальном охлаждении. В результате, например, платина оставалась в жидком состоянии при температуре около 350°C, что на сотни градусов ниже её обычной точки замерзания.

Открытие позволит создать самоочищающиеся катализаторы для химической промышленности, что повысит эффективность производства топлива, лекарств и удобрений. Жидкое ядро внутри твёрдой оболочки сможет постоянно обновлять свою поверхность, продлевая срок службы материалов.

«Мы стираем границы между твёрдым и жидким состоянием. Это шаг к программированию материалов на атомном уровне», — заявил профессор Хлобистов. 

Исследование было опубликовано в ведущих научных журналах и признано одним из самых значимых прорывов 2025 года в области физики конденсированного состояния.

Учёные намерены «распаковывать» ядро Вселенной

Иллюстрация сгенерирована freepik.com

В подмосковной Дубне в 2025 году стартовал первый исследовательский сеанс на ускорительном комплексе NICA — одном из самых мощных в мире. Его главная задача — воссоздать в лаборатории состояние материи, из которой состояла Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва.

Для этого сверхпроводящие магниты коллайдера разгоняют тяжёлые ионы почти до скорости света и сталкивают их. В момент столкновения рождается кварк-глюонная плазма — особое состояние, в котором существуют фундаментальные частицы, обычно «запертые» внутри протонов и нейтронов.В конце года с помощью системы электронного охлаждения, разработанной в Новосибирске, учёным уже удалось в шесть раз усилить интенсивность пучка ионов. Это критически важно для накопления достаточного количества частиц и проведения полноценных экспериментов.

Уникальность NICA — в возможности изучать не только это первичное состояние, но и экстремально плотную ядерную материю, существующую в природе лишь в недрах нейтронных звёзд. «Это расширит исследования в сферы, недоступные другим мировым центрам», — отметил вице-директор ОИЯИ Владимир Кекелидзе.

Эксперименты на комплексе также помогут приблизиться к пониманию природы тёмной материи и сильного взаимодействия — фундаментальной силы, удерживающей ядра атомов.

Проект реализуется силами международной коллаборации учёных из 15 стран на базе Объединённого института ядерных исследований в Дубне, подтверждая статус России как одного из мировых центров поиска ответов на фундаментальные вопросы мироздания.

Белок, который держит в форме наш мозг

Иллюстрация сгенерирована freepik.com

Российские учёные из Института биологии гена РАН в сотрудничестве с американскими коллегами обнаружили новый ключевой белок, получивший имя Vostok, отвечающий за «упаковку» ДНК в нейронах.

Чтобы поместиться в клеточном ядре, двухметровая молекула ДНК особым образом складывается в петли и домены. Нарушение этой пространственной организации ведёт к сбоям в работе мозга.

Ранее был известен главный «архитектор» этой структуры — белок GAF. Но когда его блокировали, многие петли сохранялись, указывая на наличие неизвестного помощника.

Найти его помогли личинки дрозофилы. Сравнивая ДНК нейронов обычных мух и мутантов без GAF, учёные обнаружили новый белок, названный Vostok. Его «выключение» с помощью CRISPR-Cas9 привело к потере 7% важнейших петель, грубым нарушениям развития и гибели личинок.

«Vostok не так жизненно важен, как GAF, но его отсутствие вызывает серьёзные последствия», — отмечают биологи. Одновременное отключение обоих белков говорит о существовании и других «архитекторов» генома.

Прямых аналогов Vostok у человека нет, но принцип универсален. Схожую функцию выполняет белок CTCF, мутации в котором связаны с риском аутизма, шизофрении и деменции.

Открытие Vostok даёт новый инструмент для изучения основ работы мозга. Теперь тот же метод можно применить для поиска подобных регуляторов в человеческом геноме, что в будущем может лечь в основу новых методов лечения психических расстройств.

Модель трёхслойного электрода для аккумуляторов будущего

Иллюстрация сгенерирована shedevrum.ai

Исследователи Саратовского государственного университета (СГУ) разработали перспективную модель трёхслойного электродного материала на основе графена, способного решить ключевые проблемы современных аккумуляторов. Разработка вошла в число важнейших научных достижений года, отмеченных Минобрнауки РФ.

Новый композитный материал представляет собой «сэндвич» из трёх ультратонких слоёв. Верхний слой из фосфата ванадия-лития обеспечивает высокую ёмкость, нижний из титаната лития гарантирует стабильность и долговечность, а промежуточный слой графена выступает в роли проводящей «магистрали», резко ускоряющей передачу заряда.

Ключевым достижением стал новый метод расчёта квантовой ёмкости, учитывающий динамические изменения в структуре материала при заряде. Расчётные показатели ёмкости композита достигли 868 мА·ч/г, что значительно превышает параметры многих коммерческих аналогов (150–250 мА·ч/г).

Технология сулит одновременное решение трёх проблем: сверхбыструю зарядку, увеличенный срок службы и повышенную безопасность за счёт подавления риска теплового разгона. В условиях глобальной конкуренции за технологии накопления энергии эта разработка демонстрирует потенциал российской научной школы для создания технологического суверенитета в стратегической области. Следующим этапом станет создание и испытание экспериментальных образцов аккумуляторов на основе новой архитектуры.

Технология СВЧ-бурения для добычи глубинной геотермальной энергии

Иллюстрация сгенерирована shedevrum.ai

Российские учёные разработали проект по добыче глубинного тепла Земли с помощью бурения миллиметровым излучением.

Сегодня геотермальная энергетика ограничена районами, где горячие воды или пар находятся близко к поверхности. Российский проект, разрабатываемый Институтом теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН и Институтом прикладной физики РАН, нацелен на тепло самих горных пород с температурой 400–450 °C. Главным препятствием до сих пор была астрономическая стоимость сверхглубокого бурения.

Учёные предлагают пробиваться к теплу Земли не механическим буром, а с помощью гиротронов — генераторов мощного миллиметрового излучения, аналогичных тем, что нагревают плазму в термоядерных реакторах.

«СВЧ-излучение... может быть перспективным, потому что оно хорошо распространяется по волноводам и не теряет мощности на больших расстояниях», — поясняет доктор физ.-мат. наук Александр Водопьянов из ИПФ РАН.

После прохождения начального участка обычным способом, в скважину опускается волновод. Излучение испаряет гранит или базальт на забое, а пары породы удаляются инертным газом, одновременно создавая стекловидное покрытие на стенках скважины для её укрепления.

Испытания уже начались. Учёным удалось испарить гранит пучком мощностью 10 кВт. Расчёты показывают, что с источником в 1 МВт скорость бурения достигнет нескольких метров в час.
«Преимущество отечественных учёных — в компетенциях по созданию мегаваттных гиротронов», — отмечает Водопьянов. Это ставит Россию в ряд мировых лидеров данной области, наряду со стартапом в США.

Научный руководитель ИТ СО РАН, академик Сергей Алексеенко утверждает, что такая технология может быть в пять раз дешевле классического бурения. Наиболее перспективными регионами для её применения в России учёные называют Камчатку, район Байкала, Магаданскую область и Туву, где сверхгорячие породы залегают на глубине около 10 км.

Ключ к дешёвой водородной энергетике

Иллюстрация сгенерирована shedevrum.ai

Специалисты НИИ НПО «Луч» (входит в «Росатом») представили готовую технологию производства микротвэлов — нового типа ядерного топлива в виде сверхмалых керамических капсул. Разработка станет основой для первой в мире атомной энерготехнологической станции (АЭТС), предназначенной для крупномасштабного и экономичного производства водорода.

Микротвэлы — это прорыв в ядерном материаловедении. Каждая такая частица диаметром менее миллиметра представляет собой сердечник из диоксида урана, заключённый в несколько защитных керамических слоёв. Подобно драже, эти слои удерживают продукты деления внутри, обеспечивая беспрецедентную безопасность. Тысячи таких микрочастиц компонуются в топливные «компакты» для реакторов нового поколения.

Главным потребителем инновационного топлива станет высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (ВТГР). Это установка IV поколения, лидером в разработке которых является Россия.
«За счёт гелиевого теплоносителя он сможет работать при температуре, которая в 2-3 раза превышает температуру обычных реакторов», — поясняет Андрей Мокрушин, заместитель генерального директора по науке АО «НИИ НПО «ЛУЧ».

Микротвэлы — единственный вид топлива, способный выдержать такие условия. Они обеспечивают работу активной зоны при температуре до +850°C, а в аварийных режимах могут выдерживать кратковременный нагрев до 1600–1700°C.

Высокотемпературное тепло от ВТГР планируется напрямую использовать в химических процессах, в первую очередь — для паровой конверсии метана с получением водорода. Создание АЭТС, объединяющей такой реактор и химико-технологический комплекс, — цель масштабного национального проекта.
«Водород — это экологичный топливный элемент... Его, в частности, предполагают использовать в виде топлива, в автомобилях и на других видах транспорта», — отмечает Георгий Тихомиров, заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ.

Эксперты полагают, что атомный способ может сделать «зелёный» водород значительно дешевле, открыв путь к его массовому применению в промышленности и энергетике.

В России уже создана уникальная опытно-промышленная линия для производства микротвэлов, рассчитанная на 250 000 топливных компактов в год. Этап отработки технологии продлится до 2028 года, после чего начнётся серийное производство для первой опытной АЭТС.

Текст: Ирина Леонова