Новости физики в Интернете


Надёжные квантовые вычисления

Для функционирования квантового компьютера потребуются квантовые логические ячейки, у которых вероятность ошибочных операций, обусловленная декогеренцией, не превышает ≈ 10-4. В этом случае, как показывают расчеты, возможна эффективная работа протоколов исправления ошибок. K.R. Brown (Национальный институт стандартов и технологий — NIST, США) и его коллеги в своем эксперименте впервые преодолели данный барьер, создав кубит (квантовый бит), состоянием которого можно управлять с вероятностью ошибок (2,0 ± 0,2) × 10-5. Кубит реализован на радиочастотных переходах между уровнями сверхтонкого расщепления в ионе 9Be+. Использование микроволновых импульсов стало ключевым фактором эффективности данной методики. В аналогичных экспериментах с лазерами присутствуют флуктуации интенсивности луча и нестабильность его фокусировки на ионе, что вызывает декогеренцию состояния иона. Микроволновое радиоизлучение, напротив, легко поддерживать стабильным, и в эксперименте отсутствовали смещения излучающей микроантенны, смонтированной непосредственно внутри ловушки с ионом. Кроме того, ловушка была экранирована от флуктуаций внешнего магнитного поля медными стенками, охлаждёнными до 4,2 К. Состояние иона определялось по его фотолюминесценции. В эксперименте над кубитом было выполнено 1000 серий квантовых вычислений с длинами от 1 до 987 операций каждая. Следующей актуальной задачей является объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему. Источник: arXiv:1104.2552v1 [quant-ph]

Re(n) < 0 в обычных металлах

Исследователи из Вюрцбургского и Гёттингенского университетов (Германия) обнаружили, что чистый кобальт Co и сплав Fe/Co в сильном магнитном поле при комнатной температуре обладают отрицательной действительной частью показателя преломления Re(n) < 0 для радиоизлучения миллиметрового диапазона. Вариант с n<0, теоретически исследованный в работах В.Г. Веселаго, может реализовываться, вероятно, только в искусственных метаматериалах, где он уже наблюдался. Однако более слабое условие Re(n) < 0 возможно в обычных металлах, обладающих комплексным показателем преломления (это соответствует затуханию волн в веществе), вблизи ферромагнитного резонанса. В эксперименте, имеющем конфигурацию интерферометра Маха – Цандера, измерялся сдвиг фазы излучения, проходящего через тонкие поликристаллические плёнки Co и Fe/Co на подложке из MgO в зависимости от частоты излучения, температуры и величины внешнего магнитного поля, и была найдена область параметров вблизи ферромагнитного резонанса, в которой Re(n) < 0. Например, для Co при комнатной температуре и частоте 140 ГГц необходимо внешнее магнитное поле ≈ 3,1-3,9 Тл. Источник: Europhysics Letters 95 37005 (2011)

Сверхплотный алюминий

Путём микровзрывов, вызванных сфокусированными лазерными импульсами на глубине в несколько мкм под поверхностью кристалла корунда α-Al2O3, получена новая сверхплотная модификация алюминия. Импульсы длительностью ≈ 150 фс создавали плотность энергии ≈ МДж см-3 в субмикронном объёме. Кристалл в этом объёме испарялся, возникала плазма с температурой ≈ 105 К, и расширяющаяся ударная волна оказывала давление порядка ТПа на внутреннюю поверхность образующейся микрополости. В таких условиях, типичных для недр планет, кристаллическая решетка алюминия приобретала кубическую объемно-центрическую структуру bcc-Al. В эксперименте, выполненном в университете Сидзуока (Япония), в одном кристалле был создан целый массив микрополостей радиусом ≈ 360 нм путем последовательных микровзрывов во многих точках. Новая форма Al оставалась на внутренних поверхностях микрополостей и могла быть исследована в течение длительного времени после сжатия. Модификация bcc-Al с постоянной решетки a=2,866 А в этом кристалле была идентифицирована методом рентгеновской дифракции в Аргонской национальной лаборатории. Авторы эксперимента предполагают, что благодаря различным скоростям диффузии ионов с различной массой, ионы алюминия и кислорода в горячей плазме пространственно разделяются на среднее расстояние ≈ 18 нм, и поэтому выделяется чистый bcc-Al. Было также установлено, что внутренняя поверхность микрополости после микровзрыва остается в напряжённом состоянии под давлением ≈ 60-100 ГПа, которое стабилизирует bcc-Al. Источник: Nature Communications 2 445 (2011)

Колебательные моды и структурная нестабильность

Исследователи из США и Китая подтвердили экспериментально модель, согласно которой наибольшая деформация гранулированной среды происходит в тех местах, где упругие колебательные моды имеют минимальные частоты. Т. к. в реальной среде присутствует очень сильное затухание колебаний, частоты должны определяться, когда затухание условно выключено, а другие механические свойства среды и её геометрия остаются прежними. В отличии от сплошной среды, спектр упругих колебаний в гранулированной среде сильно изменяется по пространству. Области с минимальными частотами в теоретических работах назывались «мягкими пятнами» (soft spots), и наибольшие сдвиги среды предсказывались именно в этих участках, поскольку в них взаимодействие между частицами слабее всего, и минимален энергетический барьер сдвига. Такие области на практике можно рассматривать как дефекты среды. Эксперимент K. Chen и др. был выполнен в квазидвумерном случае. Коллоидное стекло, представляющее собой водную суспензию упругих гранул из микрогеля, заливалось между двумя стеклянными пластинами, через которые велась микрофотосъемка расположения и движения гранул. Реструктуризация среды вызывалась ее нагревом. Гранулы при нагреве расширялись и смещались в среднем на 1/30 их размера. Как и ожидалось, наибольшие коллективные смещения гранул возникали там, где колебательные частоты их упругого движения, оцененные по начальному расположению, были минимальны, причем смещение происходило в направлении векторов поляризации колебательных мод. Данные исследования могут оказаться полезны в прогнозировании землетрясений, в дефектоскопии и в других приложениях. Источники: Phys. Rev. Lett. 107 108301 (2011), Phys. Rev. Lett. 107 108302 (2011)

Рентгеновское излучение вблизи горизонта чёрной дыры

По измерениям рентгеновского излучения из центра сейфертовской галактики 1H0707-495, выполненным телескопами XMM-Newton и Swift, сделан вывод, что это излучение приходит к нам с расстояния менее одного гравитационного радиуса Rg от горизонта центральной сверхмассивной чёрной дыры. В период с декабря 2010 г. по февраль 2011 г. рентгеновское излучение ядра 1H0707-495 ослабло в несколько раз, галактика находилась в относительно спокойном состоянии. Особенности спектра излучения в этот период позволили выполнить моделирование структуры источника. Наилучшее согласие с наблюдениями даёт модель, в которой примерно 80 % регистрируемого излучения является излучением, отражённым от внутренней части аккреционного диска и испытавшим гравитационное красное смещение. Область отражения расположена на расстоянии < 1Rg от горизонта быстро вращающейся (параметр вращения a > 0.997) чёрной дыры, т.е. во внутренней части тонкого аккреционного диска вблизи последней устойчивой орбиты. При этом сам источник излучения, вероятно представляющий собой сильно замагниченную плазменную структуру, должен находиться не выше 1,5 Rg над плоскостью аккреционного диска вблизи его оси или с некоторым смещением в сторону. Источник: arXiv:1108.5988v1 [astro-ph.HE]


Новости не опубликованные в журнале


Лазерное охлаждение макрообъекта до нулевого квантового состояния

J. Chan (Калифорнийский технологический институт, США) и др. с помощью света лазера охладили оптомеханический нанорезонатор до нулевого квантового состояния с числом заполнения фононов 0,85 ± 0,08. Источник: Nature 478 89 (2011)

Локализация Андерсона для атомов

Группой исследователей из Иллинойского университета выполнен эксперимент, в котором наблюдалась локализация Андерсона атомов ультрахолодного газа в хаотическом потенциале, создаваемом лучами лазеров. Источник: Science 334 66 (2011)

Наблюдение квантовых флуктуаций

M. Endres (Институт квантовой оптики Общества им. М. Планка, Германия) и др. наблюдали корреляции ультрахолодных атомов и свободных вакансий в изоляторе Мотта. Эти корреляции обусловлены квантовыми флуктуациями в низшем энергетическом состоянии. Источник: Science 334 200 (2011)

Корреляции атомов в бозе-эйнштейновском конденсате

Исследователи из Технического университета г. Кайзерслаутерн (Германия) измерили временные корреляционные функции 2, 3 и 4-го порядка атомов-бозонов ниже и выше температуры перехода в состояние бозе-эйнштейновского конденсата. Результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами корреляционных функций. Источник: Phys. Rev. Lett. 107 160403 (2011)

Поиск новых взаимодействий на микромасштабах

A.O. Sushkov (Йельский университет, США) и др. выполнили измерение силы притяжения двух позолоченных пластин на расстояниях от 0,7 до 7 мкм. Вклада каких либо новых сил, в дополнение к известным ньютоновской гравитационной и электростатической силе и силе Казимира, не обнаружено. Получены новые ограничения на гипотетические взаимодействия, предсказываемые в некоторых теориях с дополнительными измерениями. Источник: Phys. Rev. Lett. 107 171101 (2011)

Замещение атомов в URu2Si2

M.H. Hamidiana (Корнелльский университет, США) и его коллеги исследовали электронную структуру дырок Кондо (Kondo-holes) в кристалле URu2Si2, относящемся к системам с тяжелыми фермионами. Дырки Кондо — это области в кристалле, в которых магнитные атомы урана были замещены на бесспиновые атомы тория. Путем измерения спектра в методе сканирующей туннельной микроскопии наблюдалась модуляция гибридизации вблизи дырок Кондо, предсказанная ранее теоретически. Источник: http://www.pnas.org

Кулоновское увлечение в наномасштабе

D. Laroche, (Университет Макгилла, Канада) и его коллеги исследовали эффект кулоновского увлечения (Coulomb drag) в двух параллельных квантовых проволоках, созданных на краях гетероструктур и разделенных расстоянием всего 15 нм. Зонной структурой проволок можно было управлять с помощью электрического поля от дополнительных электродов. Наряду с положительным кулоновским увлечением, когда ток в одном из проводников индуцирует ток того же направления во втором проводнике, при определенном изменении структуры зон наблюдалось и отрицательное увлечение с противоположно направленными токами. Источник: Nature Nanotechnology 6 793 (2011)

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета

© Успехи физических наук, 1918–2017
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение