Новости физики в Интернете


Кубиты на основе квантовых точек в германии

N.W. Hendrickx (Делфтский технический университет, Нидерланды) и соавторы создали квантовые биты — кубиты в германии, которые по ряду характеристик превосходят кубиты в кремнии. Вместо электронных состояний в квантовых точках в случае кремния, в германии применялись дырочные состояния. Квантовые уровни дырок хорошо разнесены по энергии, что повышает точность работы кубита. Две квантовые точки в плоском образце германия находились между управляющими электродами. Сильная спин-орбитальная связь и эффект кулоновской блокады позволяли управлять кубитами электрическим полем без необходимости в дополнительных устройствах. Был продемонстрирован как единичный кубит, так и двухкубитная логическая ячейка. В первом случае квантовая точность составила 99,3 %, и удавалось производить операции со временем срабатывания 20 нс. В двухкубитном варианте для связи кубитов использовался туннельный эффект, и был создан логический вентиль «контролируемое отрицание» (CNOT) со временем срабатывания 75 нс. Таким образом, квантовые точки в германии оказались одной из наиболее перспективных платформ для квантовых вычислений. Источник: Nature, онлайн-публикация от 13 января 2020 г.

Антиферромагнитный топологический изолятор

Международной группой ученых с участием российских исследователей из Санкт-Петербургского и Томского государственных университетов, Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) и Института твердого тела РАН (Черноголовка) показано, что соединение MnBi2Te4 совмещает в себе топологический изолятор и антиферромагнетик. Эти свойства MnBi2Te4 были предсказаны теоретически путем вычислений «из первых принципов», а затем подтверждены в эксперименте с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Топологический изолятор — это материал с электропроводящей поверхностью и непроводящим объемом. Измерения намагниченности при различных температурах и величинах магнитного поля показали наличие в MnBi2Te4 трёхмерной антиферромагнитной упорядоченности при температуре в точке Нееля 24,2(5) K. Ранее магнитные топологические изоляторы получались только путём допирования немагнитных топологических изоляторов металлами, что приводило к сильной неоднородности. Напротив, MnBi2Te4 имеет собственные магнитные свойства даже без допирования, поэтому его характеристики однородны. Антиферромагнитные топологические изоляторы могут найти важные применения как в фундаментальных исследованиях, так и в спинтронике. О спинтронике см. в УФН 189 849 (2019), а о топологических изоляторах см. в УФН 187 411 (2017), УФН 188 1226 (2018) и УФН 188 1129 (2018). Источник: Nature 576 416 (2019)

Неустойчивость в квантовом газе, вызванная диссипацией

Известно, что взаимовлияние процесса когерентной эволюции и диссипации может быть причиной нетривиальных эффектов, таких как диссипативные фазовые переходы и др. T. Esslinger (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) и его коллеги исследовали взаимодействие когерентной квантовой эволюции и диссипации в бозе-эйнштейновском конденсате атомов 87Rb. Атомы конденсата могли находиться в двух зеемановских состояниях, и в конденсате могли возбуждаться две моды возмущений: мода, связанная с модуляцией плотности числа атомов, и мода модуляции спиновой плотности. Связь между модами осуществлялась через рассеяния фотонов стоячей волны лазерного излучения в резонаторе. Оказалось, что система может эволюционировать по круговому пути в фазовом пространстве двух мод. Это поведение удалось понять с помощь механической аналогии с неконсервативной силой, зависящей от положения. Наблюдался фазовый переход между режимом, в котором возбуждена только одна мода, и режимом с двумя возбужденными модами. Также была обнаружена область неустойчивости, в которой обе моды синхронизированы за счет сильной диссипативной связи между ними. О неравновесной динамике см. в УФН 187 817 (2017). Источник: Science 366 1496 (2019)

Вращение сверхтекучей жидкости

Вращение квантовых сверхтекучих жидкостей исследовалось во множестве работ как теоретически, так и экспериментально (см., например, УФН 143 73 (1984), УФН 165 829 (1995), УФН 185 970 (2015) и УФН 189 1104 (2019)). Интересен случай, когда частота вращения приближается к удерживающей частоте потенциала атомной ловушки или превышает её. В этом случае, согласно расчётам, должны возникать кольцевые структуры, которые можно представить как объединение множества квантовых вихрей в один гигантский вихрь. Такие структуры действительно наблюдались, однако они быстро распадались, либо плотность жидкости в центре была не мала. Исследователи из Университета Париж-север XIII и Национального центра научных исследований Франции впервые получили в своём эксперименте кольцевую структуру, которая была устойчива в течение более одной минуты. Путём вращения несферического потенциала ловушки бозе-эйнштейновскому конденсату атомов 87Rb сообщался угловой момент, который в процессе селективного испарения повышался до 350×h/2π на атом. При этом в структуре конденсата возникало кольцо радиусом ≈ 30 мкм с отверстием в центре, вращающееся со свехзвуковой линейной скоростью, достигающей 18 чисел Маха. В кольце возбуждалась квадрупольная мода деформаций, для описания которой существующих гидродинамических моделей оказалось недостаточно, и требуется разработка более детальной теории. Источник: Phys. Rev. Lett. 124 025301 (2020)

Группа далеких галактик и реионизация Вселенной

Реионизация водорода во Вселенной произошла, предположительно, за счёт излучения квазаров и первых звёзд в молодых галактиках. V. Tilvi (Университет штата Аризона, США) и соавторы обнаружили группу галактик на красном смещении z ≈ 7,7, которые окружены взаимно перекрывающимися пузырями ионизованного газа. Три галактики, сильно излучающие в линии Lyα, были обнаружены в фотометрических наблюдениях на 4-метровом телескопе обсерватории Китт-Пик, и затем было получено спектроскопическое подтверждение с помощью телескопа Кек I. Одна из трёх галактик была известна по более ранним наблюдениям. Расстояние между галактиками вдоль луча зрения составляет 0,7 Мпк, а в поперечном направлении — 0,05-0,18 Мпк. Возможность наблюдения линий излучения Lyα говорит о том, что галактики окружены достаточно протяжёнными пузырями ионизованного водорода, т.к. в нейтральном водороде излучение было бы поглощено. Фотоны за время их движения внутри пузырей успевают выходить за пределы линии поглощения благодаря космологическому красному смещению. Согласно оценке, размеры пузырей составляют 0,55-1,02 Мпк, поэтому они должны частично перекрываться друг с другом. Таким образом, впервые было доказано, что группа галактик может быть ответственна за неоднородную реионизацию Вселенной. Ожидается, что существенно продвинуться в изучении процесса реионизации Вселенной можно будет с помощью проектируемых ИК-телескопа им. Дж. Уэбба и радиоинтерферометра SKA-2. Источник: arXiv:2001.00873 [astro-ph.GA]

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, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение