СМИ о нас

Самые точные в мире портативные атомные часы и микростенты для лечения глаза вошли в доклад о достижениях отечественной науки в 2024 году. Его представит на Общем собрании членов РАН президент академии Геннадий Красников, которое состоится 28 мая.

Самые точные в мире портативные атомные часы создали Физическом институте имени П.Н. Лебедева. В основе «часового механизма» — атомы тулия (редкоземельного металла), а «маятником» служит частота квантового перехода электронов с одного атомного энергетического уровня на другой под воздействием лазера. А разработку первого в мире микростента для операций при глаукоме создали в НИИ глазных болезней имени М.М. Краснова. Устройство выполнено из материала с памятью формы. Его через прокол помещают в ткани глаза, где оно расправляется из сжатого состояния, создает и поддерживает отток внутриглазной жидкости, препятствуя повышению внутриглазного давления. 

Еще одна разработка, которую отметили академики, выполнена в Институте биологии гена РАН, где ученые разработали новый способ генетического редактирования. Он основан на действии на открытом специалистами новом типе белков-аргонавтов. Их природная функция заключается в защите клеток бактерий. Так, при попадании вируса в клетки белки-аргонавты выявляют чужеродную ДНК, расщепляют и уничтожают ее, пишут «Известия».

https://pln-pskov.ru/society/555597.html

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Сергей Лантюхов

Самые точные в мире портативные атомные часы и микростенты для лечения глаза вошли в доклад о достижениях отечественной науки в 2024 году. Его представит на Общем собрании членов РАН президент академии Геннадий Красников, которое состоится 28 мая. «Известия» заранее изучили проект выступления, чтобы подробнее рассказать о наиболее интересных проектах.

Самые точные в мире портативные атомные часы создали в Физическом институте им. П.Н. Лебедева. В основе «часового механизма» — атомы тулия (редкоземельного металла), а «маятником» служит частота квантового перехода электронов с одного атомного энергетического уровня на другой под воздействием лазера. А разработку первого в мире микростента для операций при глаукоме создали в НИИ глазных болезней им. М.М. Краснова. Устройство выполнено из материала с памятью формы. Его через прокол помещают в ткани глаза, где оно расправляется из сжатого состояния, создает и поддерживает отток внутриглазной жидкости, препятствуя повышению внутриглазного давления.

Еще одна разработка, которую отметили академики, выполнена в Институте биологии гена РАН, где ученые разработали новый способ генетического редактирования. Он основан на действии на открытом специалистами новом типе белков-аргонавтов. Их природная функция заключается в защите клеток бактерий. Так, при попадании вируса в клетки белки-аргонавты выявляют чужеродную ДНК, расщепляют и уничтожают ее.

Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»: 

https://iz.ru/1893947/2025-05-28/samye-tochnye-atomnye-chasy-i-belki-argonavty-voshli-v-luchshie-dostizheniia-uchenykh-rf

Самые точные в мире портативные атомные часы, микростенты для лечения глаза и белки-антивирусы — эти и другие разработки российских ученых вошли в доклад о достижениях отечественной науки в 2024 году. Его представит на общем собрании членов РАН президент академии Геннадий Красников. «Известия» заранее изучили проект выступления, чтобы подробнее рассказать о наиболее интересных проектах.

Микроскопический стент для лечения глаукомы

В России представят главные достижения отечественных ученых в 2024 году. Президент Российской академии наук Геннадий Красников сделает доклад об этом на заседании общего собрания членов РАН, которое состоится 28 мая.

Так, по мнению академиков, одним из ярких достижений медицинской науки стала разработка первого в мире микростента для операций при глаукоме. Его создали в НИИ глазных болезней им. М.М. Краснова. Устройство выполнено из материала с памятью формы. Его через прокол помещают в ткани глаза, где оно расправляется из сжатого состояния, создает и поддерживает отток внутриглазной жидкости, препятствуя повышению внутриглазного давления.

Глаукома — это заболевание, которое проявляется в разрушении нервных волокон при повышении внутриглазного давления. Оно относится к группе социально значимых, поскольку этим недугом в нашей стране страдают порядка полутора миллионов человек.

Ежегодно в РФ проводят более 60 тыс. операций при глаукоме. Большинство из них могут быть выполнены с применением новой технологии. Внедрение метода позволит улучшить результаты оперативного вмешательства, снизить потребность в повторных процедурах и уменьшит вероятность инвалидности.

Самые точные переносные атомные часы

Также одним из значимых достижений стали самые точные в мире портативные атомные часы. Их создали в Физическом институте им. П.Н. Лебедева. В основе «часового механизма» — атомы тулия (редкоземельного металла), а «маятником» служит частота квантового перехода электронов с одного атомного энергетического уровня на другой под воздействием лазера.

Во время эксперимента за 500 секунд измерений исследователи достигли уникальной точности — погрешность составила всего 10 в минус 16-й степени, что соответствует накоплению ошибки в одну секунду за 300 млн лет. Это не абсолютный рекорд, так как аналогичная погрешность в самых точных на сегодня стронциевых и иттербиевых оптических часах составляет 10 в минус 18-й степени. Однако такие приборы громоздкие и работают только в лабораториях.

Триумф российских ученых в том, что они создали очень компактное устройство. Его можно перевозить для сверки времени в разных местах и использовать для согласования друг с другом группировок космических спутников. В частности, тулиевые часы могут улучшить точность глобальных систем навигации (ГЛОНАСС, GPS) и синхронизацию квантовых компьютеров.

Белки-аргонавты для редактирования генов

Еще одна разработка, которую отметили академики, выполнена в Институте биологии гена РАН, где ученые разработали новый способ генетического редактирования. Он основан на действии на открытом специалистами новом типе белков-аргонавтов. Их природная функция заключается в защите клеток бактерий. Так, при попадании вируса в клетки белки-аргонавты выявляют чужеродную ДНК, расщепляют и уничтожают ее.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Павел Волков

В результате зараженная клетка гибнет, что останавливает распространение вируса. Такое свойство, по мнению ученых, можно применить для редактирования генома, а также использовать для сверхчувствительной диагностики — например, для обнаружения вирусов или генетических мутаций.

Кроме того, разработка открывает путь к созданию новых методов антивирусной терапии, которая позволяет точечно уничтожать вирусную ДНК в зараженных клетках.

Рудники нового поколения

Еще одна значимая работа — это проект горных выработок нового типа, подготовленный коллективом Института комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова РАН. В отличие от традиционных подходов концепция учитывает весь потенциал осваиваемого участка и включает не только добычу главных балансовых запасов, но и сопутствующих ресурсов, а также переработку отходов.

При реализации нового подхода на одном месторождении размещается несколько фабрик, которые дополняют друг друга. При этом технологии замкнутого цикла позволяют производить добычу без ущерба для окружающей среды. Апробацию предложенных методов ученые провели на российских рудниках по добыче алмазов, редкоземельных элементов.

Дружные роботы

В сфере информационных наук академики отметили разработку ФИЦ «Информатика и управление». Ученые-программисты предложили умный алгоритм, который поможет группе роботов (например, дронов или грузовых аппаратов) быстро и безопасно добираться до нужных точек без общего центра управления.

Раньше для этих целей использовали один компьютер, который всем раздавал команды. Но это неудобно, если плохая связь или роботов очень много. Новый подход позволяет каждому устройству самостоятельно принимать решения, ориентируясь на то, что он «видит» и «ощущает» вокруг с помощью своих датчиков, и на короткий обмен данными с соседями. При этом роботы продолжают выполнять общую задачу.

Как отметили ученые, предложенные решения работают быстро и не требуют сложных вычислений, но при этом гарантируют, что машины не столкнутся и выполнят задачу. Такие технологии востребованы в задачах логистики или при проведении поисково-спасательных операций. Тесты показали, что предложенный способ превосходит мировые аналоги.

Способы настройки памяти

Ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН предложили способ включения и выключения механизмов памяти с помощью эпигенетических механизмов.

Они вводили модельному животному препарат (RG108), который подавляет метилирование ДНК. С помощью этого процесса в организме происходит блокировка отдельных генов. Эти метки не меняют саму ДНК, но влияют на то, будут те или иные гены работать или «молчать». В результате через сутки память ухудшилась и мозгу подопытного существа стало сложнее адаптироваться к новой информации.

Затем ученые дали животному другой препарат, который влияет на белки-гистоны (еще один тип «переключателей»), после чего память вернулась и электрическая активность нейронных сетей была восстановлена. Эксперимент подтвердил обратимость эпигенетических изменений и их влияние на когнитивные функции. Оказалось, что память зависит от тонкого равновесия между разными процессами. Если научиться управлять ими, можно помочь людям с болезнью Альцгеймера, деменцией или последствиями травм мозга.

Материалы 6G-поколения связи

Специалисты Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН придумали новый способ улавливать микроволновое и терагерцевое излучения и переводить их в электрические сигналы.

Для этих целей ученые использовали новые слоистые структуры из антиферромагнетика (материала, который «не любит» магнитные поля, но может вибрировать на нужных частотах) и обычного металла без сильных магнитных свойств.

Уникальность разработки заключается в том, что полученные детекторы эффективны при комнатной температуре. Использование их открывает широкие перспективы в сфере сверхбыстрой передачи данных (6G-поколения связи), безопасного (в отличие от рентгеновских лучей) «просвечивания» живых тканей и многих других высокотехнологичных применений.

Новый сорт пшеницы и гибрид сахарной свеклы

Среди главных достижений сельскохозяйственной науки ученые назвали новый сорт пшеницы «РАН 300». Он обладает повышенной продуктивностью (до 14 т с гектара), устойчив к морозам, полеганию, засухе и вредителям.

Зерно содержит более 16% белка и порядка 27–30% клейковины, что дает возможность получить муку высокого качества. Разработка получила название в честь юбилея академии наук, который отмечали в прошлом году.

Также в 2024-м аграрии вывели гибрид сахарной свеклы «Партнер». Его урожайность составляет почти 64 т с гектара. Он не требует прореживания, поскольку семена дают по одному ростку, что сокращает затраты на обработку полей.

При этом вес каждого корнеплода превышает 750 г. Однако главное преимущество сорта — высокое содержание сахара (16,6%), что позволяет получать порядка 10,5 т сахара с каждого гектара.

https://iz.ru/1893425/andrei-korshunov/dovolna-ran-atomnye-chasy-i-belki-argonavty-voshli-v-luchshie-dostizheniya-uchenyh-rf

Мы продолжаем цикл подкастов «В мире науки», и сегодня у нас в гостях автор YouTube-канала «Улица Шкловского» Вячеслав Авдеев. Поговорим о поисках внеземной жизни и так называемом парадоксе Ферми: отсутствии сигналов от других цивилизаций и признаков жизни в наблюдаемой Вселенной. Какие объяснения молчащего космоса существуют? Возможна ли жизнь на основе кремния, азота, серы и бора? Какие из когда-либо зарегистрированных сигналов больше всего похожи на инопланетные? В разговоре с Яниной Хужиной наш гость рассказывает также о самых необычных внеземных явлениях: метановых озерах, космических «коровах», взрывах, длящихся несколько лет, и не только.

Справка: Вячеслав Юрьевич Авдеев ― младший научный сотрудник Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), популяризатор науки, автор и ведущий YouTube-канала «Улица Шкловского».

https://scientificrussia.ru/articles/vnezemnaa-zizn-gde-ze-vse-podkast-v-mire-nauki-vaceslav-avdeev

Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАН стал площадкой сразу нескольких экскурсионных мероприятий весной 2025 года.

Первая экскурсия состоялась для участников Дня открытых дверей физического факультета Самарского университета. Напомним, СФ ФИАН является базовой организацией для двух кафедр университета – кафедры физики и кафедры оптики и спектроскопии (ОиС). В ходе мероприятия директор СФ ФИАН Валерий Азязов познакомил участников с уникальной экспериментальной установкой, воссоздающей условия глубокого космоса, и разрабатываемым в филиале новым мощным лазером с оптической накачкой на метастабильных атомах инертных газов.

На День космонавтики Самарский филиал посетили участники Международной молодежной научной конференции «XX Королёвские чтения: школьники». Сотрудники СФ ФИАН приняли активное участие в организации и проведении чтений. Так, секция «Естественные науки: физика и астрономия» прошла под председательством научного руководителя СФ ФИАН Ивана Антонова. В состав жюри вошла научный сотрудник Центра лабораторной астрофизики (ЦЛА) СФ ФИАН Любовь Крикунова. Члены жюри заслушали 27 докладов, 7 из которых были отмечены дипломами и призами.

В рамках экскурсии 12 апреля старший научный сотрудник Лаборатории когерентной оптики Дарья Прокопова показала, как формируются структурированные пучки, рассказала об их уникальных свойствах и применениях. Особый интерес вызвала экспериментальная установка ЦЛА, которую продемонстрировал Иван Антонов. Она позволяет воссоздавать условия глубокого космоса: низкую плотность газа, температуру от 4 до 350 Кельвинов и жесткое излучение (вакуумный ультрафиолет, галактические космические лучи).

Еще одна экскурсия прошла 23 апреля для участников тематической смены направления «Наука» Самарского регионального центра для одаренных детей. Участниками стали учащиеся 8-9 классов образовательных учреждений Самарской области. Сотрудники Самарского филиала ФИАН Евгения Батракова, Диана Кашапова, Данила Труфанов и Сергей Тучин рассказали школьникам о научно-исследовательских работах и экспериментах, которые они проводят в Институте.

Отметим, в 2025 году экскурсии проходят в рамках 45-летия со дня основания Самарского филиала Физического института имени Лебедева Академии наук.

Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник фото: ФИАН

https://scientificrussia.ru/partners/fian/v-samarskom-filiale-fian-prosli-ekskursii-dla-skolnikov-i-abiturientov

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ провели всестороннее исследование временных, спектральных и угловых характеристик рентгеновского излучения (фотонов с энергией от пяти до 1000 кэВ), возникающего при формировании разряда в воздушных промежутках длиной около 55 сантиметров при напряжении до одного мегавольта. Полученные данные позволили глубже понять физику высокоэнергетических излучений и их возможных источников, возникающих как в лабораторных, так и в природных атмосферных разрядах.

Молнии / © NON, unsplash.com

Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследование поддержано Российским научным фондом. Физика рентгеновского излучения, сопровождающего электрические разряды, остается одной из малоизученных областей науки. Первоначально, наблюдения рентгеновского излучения в лабораторных условиях вызвали интерес из-за аналогий с природными процессами в грозовых облаках.

Исследования также показали, что при определенных условиях в длинных воздушных промежутках может возникать рентгеновское излучение, коррелирующее с широкополосным радиочастотным излучением. В предшествующих работах отмечалось, что низкоэнергетические фотоны (с энергией до десятков кэВ) излучаются относительно изотропно, тогда как жесткое рентгеновское излучение проявляет ярко выраженную угловую анизотропию. Тем не менее, детальные характеристики этого явления оставались неизвестными из-за сложности регистрации подобных процессов с высоким временным и пространственным разрешением.

Жестким рентгеновским излучением называют излучение с энергией фотонов от нескольких кэВ и выше, что соответствует длинам волн меньше размеров атома (но больше размера атомного ядра).

Предполагается, что локальные условия для возникновения рентгеновского излучения внутри атмосферных разрядов возникают в областях взаимодействия стримерных корон, растущих с вершин лидерных каналов, развивающихся навстречу друг другу.

Физики из ФИАН и МФТИ решили детально проанализировать характеристики рентгеновского излучения, возникающего в лабораторных атмосферных разрядах, и выявить механизмы его генерации. Для этого ученые провели серию экспериментов на высоковольтной установке, создающей импульсы напряжения с амплитудой до одного миллиона вольт. Ученые решили изучить угловую направленность рентгеновского излучения и характерное распределение фотонов по энергиям с использованием сборки из десяти сцинтилляционных рентгеновских детекторов, расположенных вокруг полуметрового разрядного промежутка по дуге с шагом в 10 градусов. Измерения эмиссий рентгеновского излучения были дополнены результатами наносекундной фотосъемки собственного свечения газоразрядной плазмы. В ходе экспериментов ученым удалось зарегистрировать временную эволюцию плазменных структур в разряде с наносекундным разрешением и проанализировать пространственно-временные корреляции между параметрами разряда и вспышками рентгеновского излучения.

Рисунок 1. Полярные карты, иллюстрирующие пространственно-временные особенности эмиссий высокоэнергетичных фотонов во время разряда. Радиус карты – временная ось, угловая ось представлена десятью позициями рентгеновских детекторов с шагом 10 градусов, отдельные лучи соответствует угловой позиции рентгеновского детектора. Данные с детекторов – временные сигналы вспышек излучения, – соотнесены с временными лучами, направленными к угловым позициям детекторов. В угловых секторах данные интерполируются линейно. Интенсивность полярной карты описывает динамику амплитуды сигналов. На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev≈300⁠кэВ) / © Journal of Applied Physics

Оказалось, что рентгеновское излучение появляется в строго определенные моменты развития разряда, до наступления электрического пробоя разрядного промежутка, при этом наиболее интенсивное излучение регистрировалось в диапазоне 300–430 наносекунд после подачи высоковольтного импульса, когда напряжение разряда достигало своей максимальной амплитуды.

В своей работе, по результатам измерений, физики построили полярные карты одиночных вспышек рентгеновского излучения, которые наглядно описывают пространственно-временные особенности эмиссий высокоэнергетичных фотонов во время разряда. Полярные карты построены следующим образом: радиус карты соответствует временной оси, а угловая ось представлена дугой, которую с шагом в 10 градусов пересекают отдельные лучи – каждый соответствует угловой позиции рентгеновского детектора. Данные с детекторов – временные сигналы вспышек рентгеновского излучения, были соотнесены с временными «лучами», направленными к угловым позициям детекторов. Линейная интерполяция данных между смежными «лучами» (в угловых секторах) позволила создать непрерывное отображение амплитуды рентгеновского сигнала в едином секторе с центральным углом 90°. Таким образом, интенсивность на полярной карте в зависимости от угловой позиции детектора и временной оси полностью характеризует эволюцию вспышек рентгеновского излучения.

Также учеными были построены статистические полярные карты (Рис. 2), которые представляли собой результат статистического усреднения (в терминах количества наблюдений и суммарной мощности сигналов детекторов) полярных карт с одиночными событиями. Анализ результатов показал, что вспышки рентгеновского излучения представлены двумя временными группами, свойства которых сильно отличаются друг от друга.

Рисунок 2. Статистические карты, иллюстрирующие все зарегистрированные рентгеновские вспышки с точки зрения их количества наблюдений (полученных при усреднении по временным интервалам в 1 нс) и суммарной мощности (сумма квадратов амплитуд всех полезных сигналов выше уровня шума). На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev ≈ 300 ⁠кэВ) / © Journal of Applied Physics

В первой группе вспышек рентгеновское излучение наблюдается в диапазоне времени 280–350 нс (относительно момента подачи высоковольтного импульса) и регистрируется по всему угловому сектору в 90°. Однако, при увеличении порога отсечки энергии фотонов излучение приобретает ярко выраженную угловую анизотропию в направлении заземленного анода для фотонов с энергией в сотни кэВ. Эмиссия излучения локализуется преимущественно в направлении оси разрядного промежутка – результирующего направления развития разряда, в диапазоне углов 0°–30°. Подобного рода статистическая картина генерации рентгеновского излучения может быть объяснена в терминах рассеяния релятивистских электронов на ядрах частиц воздушной среды.

Вторая временная группа вспышек рентгеновского излучения сосредоточена в диапазоне времени 350–500 нс (относительно момента подачи высоковольтного импульса). В отличие от первой группы вспышек, фотоны с наибольшей энергией (170–300 кэВ) преимущественно регистрируются в направлении периферии разряда (область угловых секторов 50°–90°). Этот эффект не соответствует простым моделям генерации тормозного излучения, предсказывающим преимущественное направление излучения в сторону анода. Также анализ статистических карт рентгеновского излучения указывает на различие в общей интенсивности и количестве наблюдаемых вспышек в угловых секторах более 30°–40°.

«Наши результаты показывают, что жесткое рентгеновское излучение в атмосферных разрядах связано со сверхбыстрыми процессами ионизации. Это открывает путь к более точному моделированию природных электрических разрядов, таких как молнии», — отметил Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ.

Егор Паркевич, исполняющий обязанности заведующего лабораторией лазерной диагностики плазменных структур Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, рассказал о результатах работы: «Сопоставление результатов с теоретическими моделями показывает, что генерация рентгеновского излучения связана с ускорением электронов в электрическом поле разряда. В области катода и в местах столкновения встречных стримеров могут достигаться напряженности поля до 100 кВ/см и выше, создавая условия для ускорения электронов в режиме убегания. Анализ потерь энергии электронов показывает, что при E > 200 эВ основная часть энергии тратится на ионизацию воздуха.

Расчеты подтверждают, что электроны могут достигать релятивистских энергий в ходе ускорения в локальных областях с высокой напряженностью поля и испытывать рассеяние на ядрах частиц воздуха, тем самым провоцировать эмиссию высокоэнергетичных фотонов. Альтернативной гипотезой генерации рентгеновского излучения является участие быстрых вторичных ионизационных волн, распространяющихся вдоль плазменных каналов в развитой стадии разряда, во время которой наблюдаются вспышки рентгеновского излучения. Данный механизм позволяет объяснить наблюдаемую синхронизацию рентгеновских вспышек по всей области разряда, что подтверждается предыдущими исследованиями, а также экспериментальными наблюдениями, полученными в данной работе».

«Проведенные исследования впервые с высокой временной и пространственной точностью установили временные рамки и угловые характеристики рентгеновского излучения в разрядах. Это позволяет пересмотреть механизмы его генерации и учесть влияние сложных плазменных структур. Данные открытия имеют важное значение для понимания физических процессов, происходящих в грозовых облаках, а также могут найти применение в технологических разработках», — рассказал Александр Огинов, исполняющий обязанности заведующего Отделом физики высоких плотностей энергии Физического института имени П. Н. Лебедева.

На основе полученных данных физики в дальнейшем планируют изучить механизмы генерации рентгеновского излучения при других конфигурациях электродов и параметрах окружающей среды. Кроме того, возможны исследования с более высокой временной разрешающей способностью, что позволит еще глубже понять физику процессов, приводящих к возникновению рентгеновского излучения в газоразрядной плазме.

https://naked-science.ru/article/column/neozhidannye-svojstva-mol

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ провели всестороннее исследование временных, спектральных и угловых характеристик рентгеновского излучения (фотонов с энергией от 5 до 1000 кэВ), возникающего при формировании разряда в воздушных промежутках длиной около 55 см при напряжении до 1 МВ. Полученные данные позволили глубже понять физику высокоэнергетических излучений и их возможных источников, возникающих как в лабораторных, так и в природных атмосферных разрядах. Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследование поддержано Российским научным фондом (грант № 23-19-00524).

Физика рентгеновского излучения, сопровождающего электрические разряды, остаётся одной из малоизученных областей науки. Первоначально, наблюдения рентгеновского излучения в лабораторных условиях вызвали интерес из-за аналогий с природными процессами в грозовых облаках. Исследования также показали, что при определённых условиях в длинных воздушных промежутках может возникать рентгеновское излучение, коррелирующее с широкополосным радиочастотным излучением. В предшествующих работах отмечалось, что низкоэнергетические фотоны (с энергией до десятков кэВ) излучаются относительно изотропно, тогда как жёсткое рентгеновское излучение проявляет ярко выраженную угловую анизотропию. Тем не менее, детальные характеристики этого явления оставались неизвестными из-за сложности регистрации подобных процессов с высоким временным и пространственным разрешением.

Жестким рентгеновским излучением называют излучение с энергией фотонов от нескольких кэВ и выше, что соответствует длинам волн меньше размеров атома (но больше размера атомного ядра).

Предполагается, что локальные условия для возникновения рентгеновского излучения внутри атмосферных разрядов возникают в областях взаимодействия стримерных корон, растущих с вершин лидерных каналов, развивающихся навстречу друг другу.

Физики из ФИАН и МФТИ решили детально проанализировать характеристики рентгеновского излучения, возникающего в лабораторных атмосферных разрядах, и выявить механизмы его генерации. Для этого учёные провели серию экспериментов на высоковольтной установке, создающей импульсы напряжения с амплитудой до одного миллиона вольт. Ученые решили изучить угловую направленность рентгеновского излучения и характерное распределение фотонов по энергиям с использованием сборки из десяти сцинтилляционных рентгеновских детекторов, расположенных вокруг полуметрового разрядного промежутка по дуге с шагом в 10 градусов. Измерения эмиссий рентгеновского излучения были дополнены результатами наносекундной фотосъёмки собственного свечения газоразрядной плазмы. В ходе экспериментов ученым удалось зарегистрировать временную эволюцию плазменных структур в разряде с наносекундным разрешением и проанализировать пространственно-временные корреляции между параметрами разряда и вспышками рентгеновского излучения.

Оказалось, что рентгеновское излучение появляется в строго определенные моменты развития разряда, до наступления электрического пробоя разрядного промежутка, при этом наиболее интенсивное излучение регистрировалось в диапазоне 300–430 наносекунд после подачи высоковольтного импульса, когда напряжение разряда достигало своей максимальной амплитуды.

В своей работе, по результатам измерений, физики построили полярные карты одиночных вспышек рентгеновского излучения, которые наглядно описывают пространственно-временные особенности эмиссий высокоэнергетичных фотонов во время разряда. Полярные карты построены следующим образом: радиус карты соответствует временной оси, а угловая ось представлена дугой, которую с шагом в 10 градусов пересекают отдельные лучи – каждый соответствует угловой позиции рентгеновского детектора. Данные с детекторов – временные сигналы вспышек рентгеновского излучения, были соотнесены с временными «лучами», направленными к угловым позициям детекторов. Линейная интерполяция данных между смежными «лучами» (в угловых секторах) позволила создать непрерывное отображение амплитуды рентгеновского сигнала в едином секторе с центральным углом 90°. Таким образом, интенсивность на полярной карте в зависимости от угловой позиции детектора и временной оси полностью характеризует эволюцию вспышек рентгеновского излучения.

Рисунок 1. Полярные карты, иллюстрирующие пространственно-временные особенности эмиссий высокоэнергетичных фотонов во время разряда. Радиус карты – временная ось, угловая ось представлена десятью позициями рентгеновских детекторов с шагом 10 градусов, отдельные лучи соответствует угловой позиции рентгеновского детектора. Данные с детекторов – временные сигналы вспышек излучения, – соотнесены с временными лучами, направленными к угловым позициям детекторов. В угловых секторах данные интерполируются линейно. Интенсивность полярной карты описывает динамику амплитуды сигналов. На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev≈300⁠кэВ). Источник: Journal of Applied Physics.

Также учеными были построены статистические полярные карты (Рис. 2), которые представляли собой результат статистического усреднения (в терминах количества наблюдений и суммарной мощности сигналов детекторов) полярных карт с одиночными событиями. Анализ результатов показал, что вспышки рентгеновского излучения представлены двумя временными группами, свойства которых сильно отличаются друг от друга.

В первой группе вспышек рентгеновское излучение наблюдается в диапазоне времени 280–350 нс (относительно момента подачи высоковольтного импульса) и регистрируется по всему угловому сектору в 90°. Однако, при увеличении порога отсечки энергии фотонов излучение приобретает ярко выраженную угловую анизотропию в направлении заземленного анода для фотонов с энергией в сотни кэВ. Эмиссия излучения локализуется преимущественно в направлении оси разрядного промежутка – результирующего направления развития разряда, в диапазоне углов 0°–30°. Подобного рода статистическая картина генерации рентгеновского излучения может быть объяснена в терминах рассеяния релятивистских электронов на ядрах частиц воздушной среды.

Вторая временная группа вспышек рентгеновского излучения сосредоточена в диапазоне времени 350–500 нс (относительно момента подачи высоковольтного импульса). В отличие от первой группы вспышек, фотоны с наибольшей энергией (170–300 кэВ) преимущественно регистрируются в направлении периферии разряда (область угловых секторов 50°–90°). Этот эффект не соответствует простым моделям генерации тормозного излучения, предсказывающим преимущественное направление излучения в сторону анода. Также анализ статистических карт рентгеновского излучения указывает на различие в общей интенсивности и количестве наблюдаемых вспышек в угловых секторах более 30°–40°.

Рисунок 2. Статистические карты, иллюстрирующие все зарегистрированные рентгеновские вспышки с точки зрения их количества наблюдений (полученных при усреднении по временным интервалам в 1 нс) и суммарной мощности (сумма квадратов амплитуд всех полезных сигналов выше уровня шума). На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev ≈ 300 ⁠кэВ). Источник: Journal of Applied Physics.

«Наши результаты показывают, что жёсткое рентгеновское излучение в атмосферных разрядах связано со сверхбыстрыми процессами ионизации. Это открывает путь к более точному моделированию природных электрических разрядов, таких как молнии», — отметил Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ.

Егор Паркевич, исполняющий обязанности заведующего лабораторией лазерной диагностики плазменных структур Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, рассказал о результатах работы: “Сопоставление результатов с теоретическими моделями показывает, что генерация рентгеновского излучения связана с ускорением электронов в электрическом поле разряда. В области катода и в местах столкновения встречных стримеров могут достигаться напряженности поля до 100 кВ/см и выше, создавая условия для ускорения электронов в режиме убегания. Анализ потерь энергии электронов показывает, что при E > 200 эВ основная часть энергии тратится на ионизацию воздуха. Расчеты подтверждают, что электроны могут достигать релятивистских энергий в ходе ускорения в локальных областях с высокой напряженностью поля и испытывать рассеяние на ядрах частиц воздуха, тем самым провоцировать эмиссию высокоэнергетичных фотонов. Альтернативной гипотезой генерации рентгеновского излучения является участие быстрых вторичных ионизационных волн, распространяющихся вдоль плазменных каналов в развитой стадии разряда, во время которой наблюдаются вспышки рентгеновского излучения. Данный механизм позволяет объяснить наблюдаемую синхронизацию рентгеновских вспышек по всей области разряда, что подтверждается предыдущими исследованиями, а также экспериментальными наблюдениями, полученными в данной работе”.

«Проведенные исследования впервые с высокой временной и пространственной точностью установили временные рамки и угловые характеристики рентгеновского излучения в разрядах. Это позволяет пересмотреть механизмы его генерации и учесть влияние сложных плазменных структур. Данные открытия имеют важное значение для понимания физических процессов, происходящих в грозовых облаках, а также могут найти применение в технологических разработках.» — рассказал Александр Огинов, исполняющий обязанности заведующего Отделом физики высоких плотностей энергии Физического института имени П.Н. Лебедева.

На основе полученных данных физики в дальнейшем планируют изучить механизмы генерации рентгеновского излучения при других конфигурациях электродов и параметрах окружающей среды. Кроме того, возможны исследования с более высокой временной разрешающей способностью, что позволит ещё глубже понять физику процессов, приводящих к возникновению рентгеновского излучения в газоразрядной плазме.

Научная статья: V. Parkevich; K. V. Shpakov; I. S. Baidin; A. A. Rodionov; A. I. Khirianova; Ya. K. Bolotov; V. A. Ryabov. Angular anisotropy of hard x rays produced by laboratory atmospheric discharges J. Appl. Phys. 136, 163302 (2024) https://doi.org/10.1063/5.0227554

https://zanauku.mipt.ru/2025/05/26/uchenye-issledovali-anizotropiyu-zhyostkogo-rentgenovskogo-izlucheniya-voznikayushhego-v-laboratornyh-atmosfernyh-razryadah/

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Московского физико-технического института (МФТИ) провели серию экспериментов, раскрывающих механизмы генерации рентгеновского излучения в искусственных молниях. Исследование, опубликованное в Journal of Applied Physics, позволило впервые с высокой точностью зафиксировать временные и угловые характеристики этого явления, что открывает новые возможности для изучения природных молний и разработки технологий защиты от них.

Изображение сгенерировано нейросетью Sora

В ходе экспериментов ученые использовали высоковольтную установку, создающую импульсы напряжением до 1 мегавольта в воздушном промежутке длиной 55 см. Для регистрации рентгеновского излучения применялась система из 10 сцинтилляционных детекторов, расположенных по дуге с шагом 10 градусов. Это позволило не только зафиксировать вспышки, но и определить их направленность.

Полярные карты, иллюстрирующие пространственно-временные особенности эмиссий высокоэнергетичных фотонов во время разряда. Радиус карты – временная ось, угловая ось представлена десятью позициями рентгеновских детекторов с шагом 10 градусов, отдельные лучи соответствует угловой позиции рентгеновского детектора. Данные с детекторов – временные сигналы вспышек излучения, – соотнесены с временными лучами, направленными к угловым позициям детекторов. В угловых секторах данные интерполируются линейно. Интенсивность полярной карты описывает динамику амплитуды сигналов. На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev≈300⁠кэВ).
Изображение Naked Science

Главное открытие заключалось в том, что рентгеновское излучение появляется еще до самой вспышки молнии, в момент, когда напряжение достигает максимального значения. При этом ученые обнаружили два разных типа излучения. Первый тип распространяется во всех направлениях, но при высоких энергиях излучение направлено к отрицательному электроду (аноду). Второй тип оказался более загадочным - это высокоэнергетические лучи, которые появляются на периферии от основного разряда, что пока не находит полного объяснения.

Статистические карты, иллюстрирующие все зарегистрированные рентгеновские вспышки с точки зрения их количества наблюдений (полученных при усреднении по временным интервалам в 1 нс) и суммарной мощности (сумма квадратов амплитуд всех полезных сигналов выше уровня шума). На рисунке приведены данные для серий измерений с алюминиевым фильтром толщиной 3 мм (энергия отсечки Ev≈17 кэВ), свинцовым фильтром толщиной 3 мм (Ev≈170 кэВ) и свинцовым фильтром толщиной 10 мм (Ev ≈ 300 ⁠кэВ).
Изображение Naked Science

(a) Область разрядного промежутка, выбранная для моделирования напряженности электрического поля. (b) Визуализация напряженности электрического поля (кВ/см) при напряжении 1 МВ с масштабной сеткой в миллиметрах. Приведены распределения поля для трех контрольных сечений, выделенных на картах.
Изображение Journal of Applied Physics

Физики установили, что причина появления рентгеновского излучения кроется в поведении электронов. Под действием огромного напряжения электроны разгоняются до чрезвычайно высоких скоростей и сталкиваются с молекулами воздуха, что и приводит к возникновению рентгеновского излучения.

Наши результаты показывают, что жесткое рентгеновское излучение в атмосферных разрядах связано со сверхбыстрыми процессами ионизации. Это открывает путь к более точному моделированию природных электрических разрядов, таких как молнии.
Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ

Проведенные исследования впервые с высокой временной и пространственной точностью установили временные рамки и угловые характеристики рентгеновского излучения в разрядах. Это позволяет пересмотреть механизмы его генерации и учесть влияние сложных плазменных структур. Данные открытия имеют важное значение для понимания физических процессов, происходящих в грозовых облаках, а также могут найти применение в технологических разработках.

Александр Огинов, исполняющий обязанности заведующего Отделом физики высоких плотностей энергии Физического института имени П. Н. Лебедева

Ученые планируют изучить влияние других конфигураций электродов и параметров среды, а также повысить временное разрешение измерений. Эти исследования могут найти применение не только в атмосферной физике, но и в плазменных технологиях.

https://www1.ru/news/2025/05/26/molniia-pod-mikroskopom-cto-pokazalo-modelirovanie-vysokovoltnogo-razriada.html

22 мая в Архиве Российской академии наук открылась ежегодная выставка новых поступления «Дар бесценный». На ней представлены 22 новых личных фонда ученых, чьи исследования охватили самый широкий круг научных направлений — от истории и филологии до физики и космонавтики. Среди предметов — уникальные рукописные документы, фотографии и личные вещи, позволяющие увидеть, как жили и работали выдающиеся ученые нашей страны.

Ольга Владимировна Селиванова и Александр Викторович Работкевич открывают выставку «Дар бесценный»
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

«Я  с удовлетворением могу отметить, что каждый год мы пополняем наш архив примерно на такое же количество фондов — от 20 до 25, помимо того, что продолжается комплектование уже имеющихся фондов. И такие выставки —  плод кропотливого труда всего коллектива архива», — подчеркнул на церемонии открытия выставки директор Архива РАН Александр Викторович Работкевич.   

На выставке можно увидеть не только уникальные документы, отражающие профессиональную деятельность каждого из ученых, но и фотографии, черновики, рисунки, личные вещи, которые также становятся частью фондов. 

«Многим не всегда очевидно, почему важно сохранять какие-то значки, блокнотики, черновики, фотографии ученого. Какое это имеет отношение к науке? Ведь есть же опубликованные статьи, монографии, запатентованные открытия. Однако хочу подчеркнуть: все это и есть неотъемлемая часть жизни ученого, потому что он не просто автор известной всем работы, а живой человек, зачастую с очень сложной судьбой, — отметила в своем выступлении организатор выставки, заместитель директора Архива РАН Ольга Владимировна Селиванова. — И нам всегда хочется показать ученого как живого человека, который не всегда с молодых лет знал, чем будет заниматься, часто долго и трудно шел к своим открытиям. И как раз такие документы позволяют увидеть, что научный труд — это в первую очередь процесс. И хотелось бы выразить огромную благодарность всем фондосдатчикам. Это родственники, ученики ученых, сотрудники институтов, которые передавали нам документы. А некоторые фонды к нам поступают от самих ученых».

Один из фондов, представленных на выставке, Архиву РАН передал президент Федерации космонавтики России Александр Павлович Александров. Это документы из архива инженера-механика, конструктора ракетной техники Леонида Константиновича Корнеева (1895–1972), который вместе с Сергеем Павловичем Королевым работал в группе изучения реактивного движения (ГИРД). Затем была работа в Реактивном научно-исследовательском институте, в 1935 г. Л.К. Корнеев возглавил конструкторское бюро КБ-7 по разработке ракет на жидком топливе. В 1941 г.  он вступил в ряды Красной Армии и воевал на 2-м Украинском фронте, был тяжело ранен. После войны в 1956 г. С.П. Королев пригласил Леонида Константиновича в отдельное конструкторское бюро (ОКБ-1) Министерства оборонной промышленности СССР на должность начальника спецподразделения ОГ-51, которое собирало и готовило публикации исторических материалов о развитии отечественной ракетной техники.

Письмо Л.К. Корнееву от К.Э. Циолковского. 1935 г.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

«Несмотря на то, что Леонид Константинович Корнеев был инженером, он многое сделал для того, чтобы сохранить историческое наследие. Сергей Павлович Королев еще в конце 1950-х гг. понял, что необходимо писать официальную историю космонавтики. Он хотел показать историю изучения космоса и ракетно-космической техники, начиная с XIX в. Для этой цели и был создан ОГ-51, который и возглавил Леонид Константинович. Отдел собрал огромное количество документов, связанных с историей развития отечественной ранней космонавтики 1930-х гг., рабочие материалы по деятельности ГИРД, КБ-7, ОГ-51, среди них техническая документация по первым запускам наших ракет», — рассказала О.В. Селиванова.

В фонде Л.К. Корнеева сохранилась его переписка с основоположниками отечественной ракетно-космической отрасли Константином Эдуардовичем Циолковским и Фридрихом Артуровичем Цандером. Одно из писем К.Э. Циолковского можно увидеть на выставке.

«Мы давно храним очень большой фонд Циолковского, богатейший, интереснейший, пользующийся большой популярностью. И сложно было представить, что по прошествии стольких лет  найдутся еще оригиналы документов, и теперь, к счастью, они вошли в наш архив», — отметила О.В. Селиванова.

Тетрадь с расчетами В.Н. Челомея. 1970-е гг.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Один из стендов на выставке представляет фонд выдающегося конструктора ракетно-космической техники академика Владимира Николаевича Челомея (1914–1984). Он был одним из создателей ракетно-ядерного щита страны.

«Все знают о Сергее Павловиче Королеве, но стоит отметить, что вклад Владимира Николаевича Челомея в развитие космонавтики был не меньшим. У него было огромное количество разработок, открытий, научных исследований. Знаменитая ракета «Протон», которая до сих пор летает, — разработка Челомея. Прообразом первой орбитальной станции «Салют» была орбитальная станция «Алмаз», созданная Челомеем. И даже был специальный отряд так называемых алмазных космонавтов, фотографии которых с Челомеем можно увидеть на выставке», — рассказала О.В. Селиванова.

Представлены тетради с расчетами, рабочие блокноты, докторская диссертация С.В. Челомея и трофейная немецкая техническая документация истребителей «Юнкерс» и «Миссершмитт» 1940-х гг., которую изучали советские ученые. Сохранили в фонде С.В. Челомея и специальную ручку 1967 г., разработанную американцами для письма в космосе. 

Американская космическая ручка. 1967 г.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Еще один из новых фондов принадлежит создателю научной школы в области гетероструктурной СВЧ-электроники, члену-корреспонденту АН СССР и РАН Владимиру Григорьевичу Мокерову (1940–2008). Он основатель и первый директор Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН, который сегодня носит его имя. Оттиски статей, медали и значки, интервью, проекты семинаров и другие документы Архиву РАН передала жена ученого Юлия Алексеевна Мокерова. 

«Владимир Григорьевич Мокеров вместе со своим ближайшим соратником, Нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым не только разработали целое новое направление гетероструктурной СВЧ-электроники, но и дали толчок развитию всей СВЧ-электроники у нас в стране. Особо хочу отметить, что Владимир Григорьевич всегда четко ставил свои научные исследования на рельсы практического применения. Все, что он создал, нашло свое реальное внедрение в промышленность. Например, он первым открыл для нашей страны диапазон миллиметровых длин волн, что позволило создать  целый ряд новых приборов радиоэлектронной борьбы и управления беспилотными летательными аппаратами. И Владимир Григорьевич первым предложил использовать в СВЧ-электронике широкозонный полупроводник GaN (нитрид галия). Он предчувствовал, что за этим материалом будущее, и оказался прав. Сегодня в НАСА и Европейском космическом агентстве нитрид галия служит основным материалом для производства космической электроники, и в нашем институте благодаря Мокерову это направление получило свое мощное развитие», — рассказал директор Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН им. В.Г. Мокерова, доктор технических наук Сергей Анатольевич Гамкрелидзе.

Ряд фондов, поступивших в Архив РАН, касаются деятельности выдающихся ученых Физического института им. П.Н. Лебедева РАН. Один из фондов принадлежал автору теории сверхпроводимости, лауреату Нобелевской премии по физике Виталию Лазаревичу Гинзбургу (1916–2006). Среди документов — рабочие заметки, научно-организационные материалы, статьи, переписка с издательствами, также сохранилось много шутливых рисунков и поздравлений, которыми обменивались ученые.

«Это сейчас мы отправляем друг другу картинки и поздравления в мессенджерах, а некоторое время назад люди очень много рисовали от руки. И у нас в разных фондах хранится большое их количество. На выставке как раз представлено поздравление Виталия Лазаревича с 70-летием, с юбилеем. И там шутливо в стихах обыграна его фамилия — каждая строчка начинается с одной из букв его фамилии. И это показывает нам очень теплое отношение сотрудников к знаменитому ученому», — отметила О.В. Селиванова.

Еще один фонд принадлежит сотруднику ФИАН, физику-теоретику, специалисту в области радиофизики и астрофизики, академику РАН Александру Викторовичу Гуревичу (1930–2023). Документы в Архив РАН передала дочь академика Елена Александровна Тюрина, которая возглавляет Российский государственный архив экономики. 

«Мой отец был необыкновенным трудоголиком. Работать для него было все равно что дышать. Он работал везде и всегда —  днем и ночью,  на даче, в отпуске. И поэтому мы наблюдали этот процесс постоянного научного поиска, и, конечно, он воздействовал на нас, — вспоминает Е.А. Тюрина. — Отец прожил хорошую жизнь и очень ценил своих учителей. Мы спрашивали его: “Как ты без протекции попал в ФИАН?”. Отец пришел в ФИАН со своими статьями, будучи никому не известным юношей, выпускником физического факультета МГУ, и там ему не отказали в ознакомлении с его работами.  Отца приняли ведущие специалисты,  и он сразу стал работать с ведущими физиками того времени. В последующие годы он работал на семинарах Гинзбурга, потом стал руководить семинарами Гинзбурга. То есть он достаточно длинный период был во главе теоретического отдела института. В последние годы важной для него была работа о траектории молний<…>. И я очень бы хотела, чтобы в будущем в Архиве РАН сложился полноценный фонд моего отца, и со своей стороны мы обещаем его дополнять новыми материалами».

На выставке «Дар бесценный»
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

На выставке также можно увидеть фонды пионера в области механики наноматериалов Р.В. Гольдштейна, специалиста в области двигателестроения О.С. Ларионова, основоположника отечественной школы физиологии движения и биомеханики В.С. Гурфинкеля, исследователей высшей нервной деятельности супругов А.В. Напалкова и Н.В. Целковой, космонавта О.Г. Артемьева, востоковеда Л.С. Гамаюнова, советского посла Ф.Т. Гусева и др.

Посетить выставку «Дар Бесценный» в Архиве РАН можно до 15 августа 2025 г. включительно.

https://scientificrussia.ru/articles/dar-bescennyj-dla-istorii-nauki-v-arhive-ran-otkrylas-vystavka-novyh-postuplenij

Ученые Университета МИСИС, Российского квантового центра, ФИАН им. Лебедева и МФТИ продемонстрировали работоспособность трехуровневых квантовых систем, кутритов, сразу на двух типах отечественных квантовых процессоров — сверхпроводниковом и ионном. С помощью кутритов исследователи смоделировали неравновесный фазовый переход нарушения симметрии чётности и времени. Такая симметрия нарушается, если изолированная физическая система начинает взаимодействовать с окружающим миром, теряя при этом часть своей энергии.

Принято считать, что элементарной ячейкой квантовой информации является квантовый бит (кубит) — двухуровневая квантовая система, способная находится как в состояниях 0 или 1, так и одновременно в их суперпозиции. Однако возможности многих физических систем заметно шире и количество уровней в базовой квантовой ячейке может быть больше двух. Использование этих дополнительных уровней дает прирост производительности квантового процессора при том же количестве элементарных ячеек.

Работа российских ученых содержит в себе сразу несколько уникальных достижений. Во-первых, был выполнен алгоритм, позволивший промоделировать различные режимы затухающих колебаний некоторой абстрактной квантовой системы на квантовом процессоре. Подобная концепция уже была предложена научной группой хельсинского университета Аалто, однако, в отличие от финских коллег, нашим ученым для реализации идеи потребовался всего лишь один кутрит вместо двух полноценных кубитов, что является более экономичным решением с точки зрения ресурсов квантового процессора. Во-вторых, представленный алгоритм был успешно выполнен сразу на двух различных квантовых платформах: в ФИАН на ионах в ловушке , а в НИТУ МИСИС на сверхпроводниковом 8-кубитном процессоре .

«Для меня этот результат представляется важным, прежде всего, потому что одновременно, фактически в параллельном режиме, квантовые алгоритмы были запущены на двух совершенно разных физических платформах — сверхпроводящей и ионной — в двух ведущих российских исследовательских центрах. Идентичность результатов указывает на высокую достоверность и воспроизводимость расчетов на разных аппаратных средствах и на справедливость квантовых постулатов. Тот факт, что мы впервые использовали ионные и сверхпроводящие кутриты также выделяет данное исследование: в мире насчитывается всего несколько групп, которые овладели этим методом», — сообщил директор Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Николай Колачевский .

По словам директора Института физики и квантовой инженерии Университета МИСИС Алексея Фёдорова , это исследование крайне важно, так как демонстрирует потенциал квантовых вычислений в изучении фундаментальных физических явлений, таких как фазовые переходы. Он отметил, что реализация данного эксперимента потребовала развития экспериментальных методов контроля многоуровневыми квантовыми системами, что было успешно показано для двух разных физических платформ.

«Исследование дополнительного уровня на сверхпроводниковых кубитах представляет для нас большой интерес. Проделанная работа является важным шагом на пути к реализации защищенных логических кубитов с использованием кодов коррекции квантовых ошибок, так как именно утечка квантовой информации на этот уровень считается наиболее трудно исправляемой ошибкой. Кроме того, дополнительный уровень дает новые возможности с точки зрения выполнения квантовых алгоритмов здесь и сейчас. Например, его можно использовать для эффективной декомпозиции сложных квантовых операций таких как вентиль Тоффоли. Наконец, отдельного внимания заслуживают в принципе исследования, связанные с квантовой тернарной логикой, поскольку она позволяет при практических тех же физических ресурсах оперировать логическим пространством большой размерности», — сообщила соавтор работы, сотрудник РКЦ и лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий Университета МИСИС Алёна Казьмина .

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A (Q1). Работа поддержана госкорпорацией «Росатом» в рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям. Исследование выполнено консорциумом «Квантовый интернет», созданным в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».

«Сегодня в Университете МИСИС представлены все направления в области квантовых технологий — разработка квантовых процессоров, алгоритмы квантовых вычислений, а также квантовые коммуникации и сенсоры. Наш вуз — активный участник реализации дорожных карт „Квантовые технологии“ и „Квантовые коммуникации“. Над проектами работают ведущие исследователи мирового уровня, среди них — д.ф.-м.н. Алексей Устинов, д.ф.-м.н. Григорий Гольцман, д.ф.-м.н. Валерий Рязанов, PhD по теоретической физике Алексей Федоров. В рамках программы „Приоритет-2030“ мы сформировали и реализуем стратегический проект „Квантовый интернет“, логичным продолжением которого стало создание осенью 2023 года Института физики и квантовой инженерии в структуре вуза. Всё это позволит обеспечить университету одну из лидирующих позиций в квантовой гонке», — прокомментировала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова .

В дальнейшем ученые планируют продолжить разработку квантовых алгоритмов на кутритах и, в частности, исследовать методы коррекции квантовых ошибок, затрагивающие дополнительные уровни.

Фото: пресс-служба НИТУ МИСИС

https://21mm.ru/news/nauka/rossiyskie-uchenye-dokazali-effektivnost-trekhurovnevykh-kvantovykh-sistem-kutritov/