СМИ о нас
| 23.04.25 | 14.04.2025 Высший в Интернете. Алмазные примеси помогут в развитии микроэлектроники |
Алмазы с особыми свойствами позволят улучшить работу квантовых компьютеров и другой техники. Это, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Отечественные специалисты из МФТИ и ФИАН исследуют воздействие примесей на окраску и спектральные характеристики алмаза путем атомистического моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Их работа поможет ускорить прогресс в области микроэлектроники — ученые рассчитывают создать сверхнадежные кубиты для квантовых вычислений и новые типы элементов хранения информации. Результаты исследования станут важным этапом развития современных информационных технологий и смежных научных направлений, говорится на официальном сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Присутствие примесей в структуре алмаза существенно влияет не только на оттенок камня, но и на его электромагнитные характеристики, делая минерал востребованным материалом в современной микроэлектронике. Так, именно благодаря примесным центрам создаются перспективные кубиты для квантовых компьютеров, отличающиеся повышенной стабильностью. Помимо этого, включение примесей открывает перспективы разработки инновационных ячеек памяти, позволяющих значительно расширить горизонты обработки и хранения цифровой информации.
| 23.04.25 | 14.04.2025 Новости технологий. Алмазные примеси помогут в развитии микроэлектроники |
Алмазы с особыми свойствами позволят улучшить работу квантовых компьютеров и другой техники. Это, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Отечественные специалисты из МФТИ и ФИАН исследуют воздействие примесей на окраску и спектральные характеристики алмаза путем атомистического моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Их работа поможет ускорить прогресс в области микроэлектроники — ученые рассчитывают создать сверхнадежные кубиты для квантовых вычислений и новые типы элементов хранения информации. Результаты исследования станут важным этапом развития современных информационных технологий и смежных научных направлений, говорится на официальном сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Присутствие примесей в структуре алмаза существенно влияет не только на оттенок камня, но и на его электромагнитные характеристики, делая минерал востребованным материалом в современной микроэлектронике. Так, именно благодаря примесным центрам создаются перспективные кубиты для квантовых компьютеров, отличающиеся повышенной стабильностью. Помимо этого, включение примесей открывает перспективы разработки инновационных ячеек памяти, позволяющих значительно расширить горизонты обработки и хранения цифровой информации.
| 23.04.25 | 14.04.2025 Mail.ru. Алмазные примеси помогут в развитии квантовых технологий |
Алмазы с особыми свойствами позволят улучшить работу квантовых компьютеров и другой техники. Это, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Примеси в алмазе способны оказывать влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала.
Источник: Unsplash
Отечественные специалисты из МФТИ и ФИАН исследуют воздействие примесей на окраску и спектральные характеристики алмаза путем атомистического моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Их работа поможет ускорить прогресс в области микроэлектроники — ученые рассчитывают создать сверхнадежные кубиты для квантовых вычислений и новые типы элементов хранения информации. Результаты исследования станут важным этапом развития современных информационных технологий и смежных научных направлений, говорится на официальном сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Присутствие примесей в структуре алмаза существенно влияет не только на оттенок камня, но и на его электромагнитные характеристики, делая минерал востребованным материалом в современной микроэлектронике. Так, именно благодаря примесным центрам создаются перспективные кубиты для квантовых компьютеров, отличающиеся повышенной стабильностью. Помимо этого, включение примесей открывает перспективы разработки инновационных ячеек памяти, позволяющих значительно расширить горизонты обработки и хранения цифровой информации.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А еще, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах — это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», — комментирует заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
Результаты работы специалистов будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий.
Источник: Unsplash
Ученые отмечают, что еще десятилетие назад такие исследования находились почти вне зоны досягаемости, даже для мощнейших суперкомпьютеров. Но теперь сочетание методов машинного обучения и атомистического моделирования сделало возможным решение задач, ранее считавшихся невыполнимыми. Прорыв расширяет горизонты не только фундаментальных знаний, но и практического материаловедения, открывая путь к созданию новых веществ с заранее запрограммированными характеристиками.
Предполагается, что итоги научной деятельности исследователей окажут существенное влияние на дальнейшее развитие микроэлектронных и сопутствующих технологий. Использование алмазов с заданными характеристиками в конструкции квантовых компьютеров и прочих устройств способно обеспечить значительные достижения в сфере вычислительной техники, что окажет позитивное воздействие сразу на несколько важных секторов экономики — от телекоммуникаций до медицины и бытовой электроники.
https://hi-tech.mail.ru/news/125420-almaznye-primesi-pomogut-v-razvitii-mikroelektroniki/
| 23.04.25 | 13.04.2025 Наука.рф. Алмазные примеси помогут в развитии квантовых технологий |
Ученые МФТИ и ФИАН изучат влияние примесных атомов на цвет и спектральные свойства алмазов методом атомистического моделирования с применением методов машинного обучения. Исследование внесет вклад в развитие микроэлектроники, включая разработку высокоустойчивых кубитов для квантовых компьютеров и инновационных ячеек памяти. Результаты работы окажут значительное влияние на дальнейшее развитие вычислительных технологий и смежных областей, сообщили в пресс-службе МФТИ.
Примеси в алмазе могут оказывать значительное влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала. Это делает их весьма перспективными для использования в микроэлектронике. В частности, на основе примесных центров в алмазе уже разрабатываются кубиты для квантовых компьютеров, обладающие высокой устойчивостью. Также примеси могут быть использованы в создании ячеек памяти, что откроет новые возможности для хранения информации и обработки данных.
Кроме того, исследование примесей в алмазах имеет прикладное значение, включая лазерную маркировку минералов. Ученые из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН активно ведут эксперименты в этой области, используя фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах. Это позволяет создавать уникальные маркировки и улучшать свойства алмазов. Команда МФТИ, в свою очередь, занимается предсказанием, как именно протекают эти перестройки на атомистическом уровне, что является важным шагом для оптимизации технологий.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А ещё, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах — это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», — отметил заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
По словам ученых, еще десять лет назад подобные исследования были практически невозможны, даже для суперкомпьютеров. Однако благодаря синтезу методов машинного обучения и атомистического моделирования, задачи, которые ранее казались неподъемными, стали вполне реальными. Это открывает новые перспективы не только для фундаментальной науки, но и для прикладных исследований, позволяя создавать новые материалы с заранее заданными свойствами.
Ожидается, что результаты работы ученых будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий. Применение алмазов с заданными свойствами в квантовых компьютерах и других устройствах может привести к существенным улучшениям в области вычислительных технологий, что, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
https://наука.рф/news/almaznye-primesi-pomogut-v-razvitii-kvantovykh-tekhnologiy/
| 23.04.25 | 12.04.2025 Московский комсомолец. Черные дыры, вода и жизнь на экзопланетах: что сможет увидеть во Вселенной новый российский телескоп «Миллиметрон» |
Телескоп «Хаббл» сделал первую фотографию «Столпов творения» в 1995 году.
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
В России создается самый сложный за всю историю страны космический инструмент - радиотелескоп “Миллиметрон”. С его помощью астрофизики рассчитывают совершить открытия мирового уровня. Это один из крупнейших современных проектов Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). О том, какие возможности появятся у ученых в связи с запуском «Миллиметрона», журналист “Комсомолки” узнал у директора ФИАН член-корреспондента РАН Николая Колачевского.
ЗАГЛЯНУТЬ В КОСМОС ДАЛЬШЕ, ЧЕМ “ДЖЕЙМС УЭББ”
- Николай Николаевич, «Миллиметрон» - это космическая обсерватория, которая даст человечеству новую систему зрения. Что с ее помощью мы сможем увидеть во Вселенной?
Директор ФИАН член-корреспондент РАН Николай Колачевский.
Фото: Михаил ФРОЛОВ. Перейти в Фотобанк КП
- Давайте посмотрим, какую нишу среди разных систем наблюдения займет “Миллиметрон”. Есть всем известный телескоп-ветеран “Хаббл”, который вот уже более 30 лет делает совершенно замечательные и очень информативные снимки в видимом и в ближнем инфракрасном диапазоне. Несколько лет назад выведен телескоп “Джеймс Уэбб”, он полетел в точку Лагранжа, где его от Солнца закрывает тень Земли. У него диапазон смещен в сторону увеличения длины волны, но, тем не менее, это прибор изображающий. Американцы в этом плане молодцы, они понимают, что общество любит картинки. Мы же с удовольствием разглядываем кадры, как марсоход снимает марсианский вертолёт, как вертолёт снимает камешки на Марсе, как зонд “Кассини” летит сквозь ледяной пояс колец Сатурна... Это действительно сумасшедшие в плане восприятия картины, люди это любят и слава Богу! “Миллиметрон” — это следующий шаг в сторону увеличения длины волны. Но информация, которую он собирает, уже не будет носить вид изображения. Мы теряем в плане зрелищности, но получаем возможность видеть то, что раньше не могли.
- Например?
- Чем дальше в инфракрасную область мы уходим, тем ближе можем погрузиться к центру галактики (в центре каждой галактики, в том числе и нашей, находится очень интересный объект - сверхмассивная черная дыра - Ред). И некоторые типы изображений можно будет строить с высоким разрешением. Например, несколько лет назад нашим иностранным коллегам удалось сделать завораживающую фотографию черной дыры с помощью наземных телескопов. “Миллиметрон” позволит пробиться сквозь пылевые облака и приблизиться к центру галактики. Далее, если мы хотим направить взгляд куда-то за горизонт, то “Миллиметрон” может заглянуть во Вселенную гораздо дальше, чем “Джеймс Уэбб” и “Хаббл”. То есть это астрофизика дальнего космоса. И, наконец, когда длина волны становится больше, то в этот диапазон начинают попадать спектры молекул, например, воды. Это важно, потому что мы сейчас научились регистрировать экзопланеты, но возникла загадка: планеты земного типа есть, а признаков жизни земного типа мы на них не видим. Как раз вода это один из индикаторов жизни. С помощью “Миллиметрона” мы сможем изучать, как обстоят дела с водой на той или иной экзопланете.
- Как радиотелескоп может “видеть” химические элементы - ту же воду?
- Здесь работает тот же принцип, благодаря которому Михаил Ломоносов открыл атмосферу Венеры: когда планета зашла за диск Солнца, он увидел светящееся гало. В нашем случае, когда свет от звезды проходит через атмосферу планеты, его спектр изменяется. Сейчас есть инструменты, которые по спектрам поглощения пытаются установить, какие вещества находятся в составе атмосферы экзопланеты. “Миллиметрон” такую задачу может решать именно в приложении к воде, потому что большинство легких химических элементов, такие как метан и вода, имеют спектр поглощения в том самом миллиметровом диапазоне..
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
КУДА СПРЯТАЛИСЬ ИНОПЛАНЕТЯНЕ
- А надежда поймать радиосигнал от инопланетян - с ней уже распростились?
- Почему нет мощных радиоизлучений от развитых цивилизаций - это очень старый вопрос. Ведь Земля, если от нее сейчас отлететь на значительное расстояние, будет светиться в радиоволнах, как ёлочная игрушка. Потому, что мы все слушаем радио, смотрим телевизор, общаемся с помощью смартфонов, смотрим в космос и посылаем туда мощные сигналы. То есть многое, что происходит на Земле, нашим соседям по галактике было бы прекрасно видно. А вот мы ничего подобного не наблюдаем. Тишина. Этим вопросом задавались уже давно. И надо понять, почему так происходит. Может быть мы зря по себе меряем и другие цивилизации не имеют дела с радиоволнами. Возможно, надо искать другие признаки. Например, у Станислава Лема в “Солярисе” разумная жизнь обретает форму мыслящего океана. То есть это не сообщество мыслящих существ, как у нас, а совершенно иная субстанция.
- Когда планируется запуск?
- Говорить про 2030 год, наверное, сверхоптимистично, но где-нибудь в районе 2035 года, думаю “Миллиметрон” может полететь. Слава Богу, что у “Миллиметрона” нет ближайших международных конкурентов. Если мы где-то в космической гонке проигрываем, то не потому, что мы не слишком умные или не очень умелые. Мы просто медленные. Например, российские ученые озвучили хорошую научную идею посмотреть на полюса Луны - нет ли там воды? В результате весь мир кинулся сажать аппараты на лунном полюсе, а мы только думаем, как опять к этому вопросу подойти. Такая же история была с идеей установить радиоастрономическую обсерваторию на обратной стороне Луны — это идеальное место для наблюдений, потому что излучение от Земли не мешает. Не успели проговорить, как на обратной стороне Луны уже появились китайцы с простеньким, но работающим инструментом. Сейчас с Венерой может то же самое оказаться. У нас запланирована миссия “Венера-Д” с посадкой на поверхности планеты - чего пока никто в мире не может. Работы начаты и все вроде идет по плану, но уже на 2030 год - раньше, чем у нас - запланирована куча экспедиций на Венеру у американцев, китайцев, и даже у индийцев. Если хотя бы половина из этих миссий будет успешна, то, когда мы до Венеры долетим и выполним свою уникальную научную программу, она уже будет, как бы это помягче сказать - менее актуальна. В науке, как в спорте, если ты пришел к финишу вторым, то это почетно, но это не победа. А история любит победителей. Надеюсь, с “Миллиметроном” так не случится.
Снимок телескопа «Хаббл»
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
ЗАЧЕМ ОХЛАЖДАТЬ ЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА ДО СВЕРХНИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР?
- Мы в этом проекте далеко продвинулись?
- У нас основной исполнитель этого проекта (не научной части, а технической), это компания “Информационные спутниковые системы” имени академика Решетнёва. Здесь много задач, все сложные, но есть неплохой прогресс. Есть хорошие решения по лепесткам антенны и системам, которые их раскрывают. Потому, что нужно делать большую 6-метровую тарелку, и она должна быть в идеале выполнена с точностью 5-10 микрон. При этом она должна быть легкой, потому что запустить тяжелую конструкцию даже на таком мощном носителе, как “Ангара”, будет непросто. Поэтому лепестки антенн делаются сейчас из специального углепластика, который накладывается на полированные мастер-формы. Есть успехи и по детекторам, и по системе охлаждения приемника, и антенны.
- А почему зеркало радиотелескопа должно быть холодным?
- Потому, что если мы нагреваем предмет, он сам начинает излучать. Вот перед вами на столе чайная чашка, даже при комнатной температуре она будет очень хорошо светится в нашем миллиметровом диапазоне. Поэтому нам важно, чтобы антенна сама себя не “слышала”, не регистрировала. И тогда телескоп сможет ловить из космоса даже самое слабое излучение. Американцы для главного зеркала “Джеймса Уэбба” использовали бериллий — металл, который имеет крайне низкий коэффициент теплового расширения, то есть практически не меняет свой объем при изменении температуры. Но металлическое зеркало очень тяжелое. У нас легкий углепластик. Мы тоже выбрали принцип активного охлаждения телескопа и сейчас вместе с омскими коллегами работаем над системой замкнутых криогенных машин, чтобы охладить зеркало до сверхнизких температур. Сделать это в бортовом исполнении - один из серьезных вызовов. Но я думаю, что мы с этой и другими задачами справимся.
| 23.04.25 | 12.04.2025 Телеграм-канал Фронт российской науки с Веденеевой. С Днем космонавтики всех причастных |
С Днем космонавтики всех причастных! То есть, каждого из нас, потому что мы – частицы большого Космоса.
Накануне экс-директор Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО АКЦ ФИАН) Рустам Давудович Дагкесаманский читал научно-популярную лекцию о космических тайнах. А на следующий день он дал интервью "МК".
О бесконечной, безграничной, не стационарной и не центричной Вселенной:
Процесс расширения нашей Вселенной так устроен, что всем из любой точки кажется, будто другие галактики от нее «убегают».
Какой могла быть плотность Вселенной 15 миллиардов лет назад?
Даже спустя 1-2 тысяч лет после Большого взрыва плотность материи должна была быть настолько большой, что это не укладывается ни в какие современные теории.
Как понять приближение Андромеды, если глобально все удаляется друг от друга?
Тот факт, что Вселенная расширяется не означает, что все ее галактики должны отдаляться от нас. У них есть случайные скорости, свои направления...
| 23.04.25 | 11.04.2025 Телеграм-канал С широко открытыми глазами. Зачем ученые ищут воду во Вселенной |
Зачем ученые ищут воду во Вселенной
Привет, друзья! Российские ученые разработали (https://iz.ru/1868521/andrei-korsunov/vnezemnoe-pritazenie-kosmiceskaa-observatoria-zaimetsa-poiskom-zizni-vo-vselennoi) детекторы для космической обсерватории "Миллиметрон" ("Спектр-М"). С их помощью будут изучать воду во Вселенной.
Как считают исследователи, скопления воды могут указать на возможность возникновения жизни в тех или иных областях космоса.
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн.
Большинство научных задач будет направлено на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил заместитель руководителя заместитель руководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий
Особый фокус «Миллиметрона», подчеркнули ученые, будет направлен на изучение образования, миграции и трансформации воды во Вселенной.
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяется между различными объектами и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов, замзаведующего Лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и в атмосфере планет. Поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрон».
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними.
Электроны в них проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому туннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов, и собственные шумы детектора сведены до минимума. До так называемого практически до квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего один микрон.
Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
Далее, по словам ученых, в диапазоне свыше 1,3 ТГц используют другое устройство. Оно работает за счет разогрева в пленке сверхпроводника толщиной 3,5 – 4 нанометра.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию.
Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
| 22.04.25 | 11.04.2025 Известия. Внеземное притяжение: космическая обсерватория займется поиском жизни во Вселенной |
Российские ученые создали сверхточные детекторы для космической обсерватории «Миллиметрон». С их помощью специалисты будут изучать скопления воды во Вселенной. Это поможет лучше понять эволюцию звезд, планет и других небесных объектов. Исследование сможет указать на наличие жизни в тех или иных областях космоса. По словам ученых, чувствительность приборов близка к квантовому пределу — максимально возможному уровню. Как ожидается, телескоп введут в эксплуатацию в 2029 году. Комплекс откроет новую эру в изучении космоса и, вероятно, поможет найти разумных существ, считают эксперты.
Что представляет собой телескоп «Миллиметрон»
В России создали приборы для поиска воды во Вселенной. Новое оборудование в космосе будет функционировать в составе обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») — 10-метрового телескопа, который разместят на расстоянии 1,5 млн км от Земли.
Рабочая конфигурация обсерватории
Фото: millimetron.ru
Разработку исследовательского комплекса ведут ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН), Московского педагогического государственного университета, Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Московского физико-технического института и Института астрономии РАН. Как ожидается, ввод телескопа в эксплуатацию может состояться в 2029 году.
Проект «Миллиметрон» («Спектр-М») — космический телескоп миллиметрового и инфракрасного диапазонов длин волн диаметром 10 м.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Когда ее построят, она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн. Большинство научных задач направят на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил замруководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий.
Также с помощью обсерватории ученые будут исследовать активные ядра галактик, черные дыры, пульсары и другие экзотические объекты — такие как кротовые норы (гипотетические тоннели в пространстве-времени) или белые дыры (предполагаемые физические объекты в космосе, в которые ничего не может попасть, противоположности черных дыр), добавил он.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Особый фокус «Миллиметрона» будет направлен на изучение возникновения, миграции и трансформации воды во Вселенной.
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяются между различными объектами во Вселенной и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов заместитель заведующего лабораторией терагерцевой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и атмосфере планет. И поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как работают квантовые приборы
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрона». Чтобы точно определять спектральные линии H2O, в приборе выделяют семь поддиапазонов терагерцевого диапазона частот.
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними. Электроны проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому тоннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов и собственные шумы детектора сведены до минимума, до так называемого квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего 1 мк. Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
В диапазоне свыше 1,3 ТГц используют другое устройство. Оно работает за счет разогрева в пленке сверхпроводника толщиной 3,5–4 нм.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию. Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
Как вода поможет найти разумные существа
«Миллиметрон» откроет новую эру в изучении Вселенной, полагает профессор Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Владимир Решетов.
— Есть задачи, для которых удаление от Земли на 1,5 млн км — решающий фактор. Так, запуск инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб» позволил заглянуть во времена, когда только зарождались галактики, и увидеть планеты у ближайших звезд. Проект «Миллиметрон» — это очередной шаг к пониманию устройства мира и разрешению загадки появления жизни на Земле, — объяснил ученый.
Кроме высокоточной спектроскопии, отметил он, уникальность российской обсерватории заключается в построении вместе с установками на Земле гигантского интерферометра — виртуального радиотелескопа с «линзой» в 1,5 млн км.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Радиоастрономия со столь большой базой позволит наблюдать тончайшую структуру удаленных космических объектов и, возможно, поможет обнаружить следы активности разумных существ, выразил надежду ученый.
— Вода — вторая по распространенности после водорода молекула во Вселенной. И изучение этого вещества имеет значение для понимания многих фундаментальных процессов, — отметил завлабораторией планетной астрономии отдела физики планет и малых тел Солнечной системы Института космических исследований РАН Александр Тавров.
Он пояснил, что, изучая изотопологический состав (соотношение разновидностей атомов в молекуле), можно многое понять о месте происхождения частиц воды и их трансформациях. К примеру, в окрестностях Солнца есть планеты — газовые гиганты, атмосфера которых осталась со времен формирования звездной системы. При этом внутренние планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс) свою первичную атмосферу утратили под действием солнечного ветра. Но потом на Земле сформировалась новая атмосфера, для которой источником воды стало, во-первых, ее выделение из внутренних пород и, во-вторых, доставка с помощью астероидов и комет.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Так, астероиды в период поздней тяжелой бомбардировки около 4 млрд лет назад могли обеспечить до 50% запасов воды на нашей планете, считают некоторые специалисты. Однако точные ответы на эти вопросы еще только предстоит получить. Возможно, «Миллиметрон» сыграет свою значимую роль в этом процессе, резюмировал ученый.
| 22.04.25 | 11.04.2025 Известия. Сверхточные детекторы помогут найти жизнь во Вселенной по космической воде |
Российские ученые создали сверхточные детекторы для космической обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») — 10-метрового телескопа, который разместят на расстоянии 1,5 млн км от Земли. С их помощью специалисты будут изучать скопления воды во Вселенной.
«Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяются между различными объектами во Вселенной и как попали на Землю», — объяснила один из разработчиков детекторов, заместитель заведующего лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и в атмосфере планет. И, поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрона». Чтобы точно определять спектральные линии H2O, в приборе выделяют семь поддиапазонов терагерцевого диапазона частот.
«Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними. Электроны проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому тоннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн)», — сообщил заведующий лабораторией терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
Также с помощью обсерватории ученые будут исследовать активные ядра галактик, черные дыры, пульсары и другие экзотические объекты. Такие, как «кротовые норы» (гипотетические «тоннели» в пространстве-времени) или «белые дыры» (предполагаемые физические объекты в космосе, в которые ничего не может попасть, противоположности черных дыр), добавил он.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
| 22.04.25 | 11.04.2025 CNews. В МФТИ исследуют алмазные примеси для развития квантовых технологий |
Учёные МФТИ и ФИАН изучат влияние примесных атомов на цвет и спектральные свойства алмазов методом атомистическом моделирования с применением методов машинного обучения. Исследование внесёт вклад в развитие микроэлектроники, включая разработку высокоустойчивых кубитов для квантовых компьютеров и инновационных ячеек памяти. Ожидается, что результаты работы окажут значительное влияние на дальнейшее развитие вычислительных технологий и смежных областей.
Примеси в алмазе могут оказывать значительное влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала. Это делает их весьма перспективными для использования в микроэлектронике. В частности, на основе примесных центров в алмазе уже разрабатываются кубиты для квантовых компьютеров, обладающие высокой устойчивостью. Также примеси могут быть использованы в создании ячеек памяти, что откроет новые возможности для хранения информации и обработки данных.
Кроме того, исследование примесей в алмазах имеет прикладное значение, включая лазерную маркировку минералов. Ученые из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН активно ведут эксперименты в этой области, используя фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах. Это позволяет создавать уникальные маркировки и улучшать свойства алмазов. Команда МФТИ, в свою очередь, занимается предсказанием, как именно протекают эти перестройки на атомистическом уровне, что является важным шагом для оптимизации технологий.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А ещё, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах – это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», – отметил заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
По словам ученых, ещё десять лет назад подобные исследования были практически невозможны, даже для суперкомпьютеров. Однако благодаря синтезу методов машинного обучения и атомистического моделирования, задачи, которые ранее казались неподъёмными, стали вполне реальными. Это открывает новые перспективы не только для фундаментальной науки, но и для прикладных исследований, позволяя создавать новые материалы с заранее заданными свойствами.
Ожидается, что результаты работы учёных будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий. Применение алмазов с заданными свойствами в квантовых компьютерах и других устройствах может привести к существенным улучшениям в области вычислительных технологий, что, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Исследование поддержано грантом РНФ № 25-73-20143.
https://www.cnews.ru/news/line/2025-04-11_v_mfti_issleduyut_almaznye
