СМИ о нас
| 18.12.25 | 18.12.2025 ТАСС. Точность однокубитных операций на 70-кубитном вычислителе РФ достигла почти 100% |
МОСКВА, 18 декабря. /ТАСС/. Точность однокубитных операций на самом мощном российском 70-кубитном квантовом компьютере на ионах иттербия достигла почти 100%. Об этом ТАСС рассказали в Физическом институте имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН).
"Исследователи из ФИАН успешно реализовали квантовый регистр, состоящий из 70 кубитов. Также была продемонстрировала высокая точность операций: однокубитной на уровне 99,98%, а двухкубитной - 96,1%", - рассказали в институте.
По словам руководителя эксперимента, директора ФИАН академика РАН Николая Колачевского, достижение 70-кубитного уровня квантового вычислителя показывает, что российские ученые научились работать со значительным количеством кубитов. "Это важно, поскольку для демонстрации полезных алгоритмов требуется большая размерность квантового регистра. Иными словами, по количеству кубитов мы соответствуем мировой динамике, хотя ситуация постоянно развивается, и нам следует оставаться на острие. Вместе с тем мы видим своей важной задачей увеличение достоверности операций. Зарубежные компании проходили этот путь десятилетиями. Нам предстоит его пройти намного быстрее", - отметил академик.
Как подчеркнул научный сотрудник ФИАН Илья Семериков, ранее никто в мире не демонстрировал 70 кубитов на объемных ловушках. "Мы научились строить квантовые компьютеры и обращаться с большими массивами - это то, что мы уверенно продемонстрировали сегодня. Насколько мне известно, на объемных ловушках, возможно, никто в мире 70 кубитов не продемонстрировал. Достигнутый 70-кубитный показатель - это важный этап перед переходом к планарным технологиям, с которыми связано дальнейшее увеличение мощности ионных квантовых компьютеров. К слову, в этом году в рамках дорожной карты нашей группой был продемонстрирован захват одиночных ионов в планарную ионную ловушку и проведение однокубитных операций в планарных ионных ловушках. Мы очень довольны 70-кубитным результатом, но нацелены на дальнейшую работу по развитию мощности квантовых вычислителей и их практическому применению", - сказал ученый.
| 18.12.25 | 18.12.2025 Царьград. Росатом разработал 70-кубитный квантовый компьютер на ионах иттербия |
Русские ученые из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН создали прототип 70-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия в рамках проекта "Росатома". Успешная демонстрация прошла в ходе контрольного эксперимента, подтверждающего развитие отечественных квантовых технологий.
Русские исследователи разработали квантовый компьютер с 70 кубитами на основе ионов иттербия. Этой новостью поделилась ТАСС со ссылкой на информацию из компании "Росатом квантовые технологии".
Научный коллектив квантового проекта из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) представил экспериментальный образец квантового компьютера на 70 кубитов с использованием ионов иттербия. Успешная демонстрация устройства состоялась во время контрольного эксперимента, который подтверждает прогресс установки в рамках реализации российской дорожной карты по квантовым вычислениям, под управлением госкорпорации "Росатом", сообщили в пресс-службе.
| 18.12.25 | 18.12.2025 Взгляд. Ученые завершили испытания первого в России квантового компьютера |
В России представлен прототип первого в стране квантового компьютера на 70 кубитах, построенного на ионах иттербия, который успешно прошёл контрольный эксперимент.
Российские ученые завершили испытания первого в стране 70-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия, передает ТАСС.
Разработку представила научная группа квантового проекта из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН. Установка создана в рамках реализации российской дорожной карты по квантовым вычислениям, которую курирует госкорпорация «Росатом».
В компании «Росатом квантовые технологии» отметили, что успешная демонстрация нового вычислителя состоялась в ходе контрольного эксперимента. «Научной группой квантового проекта представлен прототип 70-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия. Успешная демонстрация вычислителя прошла в ходе контрольного эксперимента», – сообщили в пресс-службе.
Разработка и тестирование квантового компьютера считаются важным шагом для развития высокотехнологичных отраслей и повышения конкурентоспособности России в сфере квантовых технологий. Специалисты отмечают, что начало работы с такими масштабными вычислительными системами открывает новые перспективы для отечественных научных исследований и промышленности.
Как писала газета ВЗГЛЯД, российские ученые установили мировой рекорд по точности квантовых вычислений.
Ранее президент России Владимир Путин заявил, что в стране собраны прототипы квантовых компьютеров с высокими вычислительными характеристиками для решения сложнейших научных задач.
| 18.12.25 | 18.12.2025 ИА Татар-информ. Российские ученые создали 70-кубитный квантовый компьютер на ионах иттербия |
Российские ученые протестировали 70-кубитный квантовый компьютер на основе ионов иттербия. Об этом сообщили в компании «Росатом квантовые технологии», передает ТАСС.
Прототип квантового компьютера был разработан научной группой квантового проекта из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН).
Демонстрация устройства прошла успешно в ходе контрольного эксперимента, который фиксировал результаты работы установки в рамках реализации российской дорожной карты по квантовым вычислениям. Эту программу курирует госкорпорация «Росатом».
| 18.12.25 | 18.12.2025 ТАСС. Завершены испытания первого в России 70-кубитного квантового компьютера |
Цепочка из 35 ультрахолодных ионов иттербия. Каждый ион кодирует в себе два кубита, формируя 70-кубитный квантовый регистр
Российские ученые создали 70-кубитный квантовый компьютер на ионах иттербия. Об этом ТАСС сообщили в компании "Росатом квантовые технологии".
"Научной группой квантового проекта из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) представлен прототип 70-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия. Успешная демонстрация вычислителя прошла в ходе контрольного эксперимента, фиксирующего результат развития установки в рамках реализации российской дорожной карты по квантовым вычислениям, которой руководит госкорпорация "Росатом", - сообщили в пресс-службе.
| 23.12.25 | 18.12.2025 Стимул. От атомных часов к квантовому компьютеру |
Специалисты исследовали свойства тулия в качестве кубитов и показали, что их квантовым состоянием можно эффективно управлять как с помощью микроволнового излучения, так и посредством лазеров. Научная статья опубликована в топовом журнале PRX Quantum.
«Атомы тулия привлекательны тем, что позволяют на одной платформе реализовать протоколы, которые характерны как для щелочных (например, рубидий и цезий), так и для щелочноземельных (стронций, иттербий и другие) элементов. Подобно первым, кубиты на основе тулия демонстрируют надежность и точность квантовых операций внутри сверхтонкой структуры. Подобно вторым — открывают возможности для управления энергетическими состояниями атомов с помощью оптического излучения. Это, в свою очередь, позволяет реализовать широкий спектр квантовых алгоритмов», — рассказал один из разработчиков, научный сотрудник лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» ФИАНа Денис Мишин.
Специалистов также привлекает продолжительное время когерентности кубитных уровней в тулии, то есть возможности долго сохранять свое квантовое состояние. Это может существенно повысить качество квантовых операций, а также позволяет реализовать протоколы промежуточного хранения квантовой информации — как в оперативной памяти обычных компьютеров.
Много путей к одной цели
Тулий — редкоземельный элемент с богатой энергетической структурой. По словам разработчиков, преимущества этих атомов как основы для квантовых вычислений связаны с возможностью кодировать кубиты в сверхтонких подуровнях основного состояния атома. Это два близких компонента его энергетической структуры, которые отличаются тем, как ориентированы магнитные моменты ядра и электронов.
Магнитные моменты ядра и электронов — это их внутренние магнитные свойства, возникающие главным образом из спина и орбитального движения, взаимодействие которых определяет тонкую и сверхтонкую структуру атомных спектров. При этом сверхтонкая структура тулия представляет собой дублеты — пары уровней, которые различаются взаимной ориентацией магнитных моментов ядра и электронов: либо «в одну сторону», либо «в разные».
Причем разница в энергии между ними соответствует очень узкому диапазону — микроволновой частоте в 1497 МГц. Воздействуя на этой частоте, можно «переключать» кубит, то есть управлять его квантовым состоянием.
При этом подуровни почти не реагируют на колебания внешнего магнитного поля. В результате информация, записанная в таком кубите, может храниться десятки секунд, что, по словам исследователей, для квантового мира считается почти вечностью.
«Главным достижением работы стало удержание стабильного квантового состояния до 55 секунд. Это одно из лучших значений, когда-либо продемонстрированных в мире. Кроме того, мы предложили метод “переключения” кубитов между основным состоянием и метастабильным (с временем жизни 112 миллисекунд). Это позволяет защитить квантовую информацию от помех и реализовать ряд протоколов для дополнительного повышения точности квантовых вычислений», — говорит соавтор исследования, директор ФИАН академик Николай Колачевский.
«Главным достижением работы стало удержание стабильного квантового состояния до 55 секунд. Это одно из лучших значений, когда-либо продемонстрированных в мире»
Как уже писал «Стимул», ученые ФИАН также разработали 50-кубитный квантовый компьютер на основе другой платформы. Он построен по технологии холодных ионов и по некоторым параметрам превосходит мировые аналоги. Денис Мишин рассказал нам, почему в институте работают над созданием квантовых вычислителей с разными принципами работы.
По его словам, до сих пор нет единого мнения, какая из платформ обеспечит наилучшую работу универсального квантового компьютера и удастся ли обойтись только одной. Использование нейтральных атомов потенциально позволяет намного легче увеличивать количество физических кубитов, в то время как ионные платформы обеспечивают лучшую связность для проведения многокубитных операций. Сверхпроводниковые платформы демонстрируют высокий потенциал благодаря технологичности производства на основе хорошо отработанных процессов в сфере микро- и наноэлектроники и возможности управлять характеристиками квантовой системы на этапе изготовления, хотя это, как отмечают специалисты, одновременно является и сложностью.
«Ряд групп занимается исследованиями, посвященными объединению квантовых “сопроцессоров”, построенных на различных принципах, они стараются использовать сильные стороны каждой из систем или, в зависимости от задачи, доверить ее решение наиболее подходящей платформе. Однако на текущий момент сфера квантовых вычислений все еще находится в фазе активных исследований и поиска оптимального варианта практического исполнения. Многие исследователи также считают, что для реального прорыва в области практических квантовых вычислений может потребоваться принципиально новая платформа, аналогичная переходу от ламповых компьютеров к полупроводниковой технологии. Таким образом, на нынешнем этапе параллельное развитие различных подходов практически необходимо для определения наиболее перспективного пути создания полноценного квантового компьютера», — отмечает исследователь.
В основе — сверхточные часы
Квантовые эксперименты с тулием проводили на установке, которую изначально создали для разработки компактных сверхточных оптических часов на основе атомов этого элемента. А изначально ученые обратили внимание на тулий более 40 лет назад.
В 1983 году аномально низкий столкновительный сдвиг перехода на длине волны 1,14 мкм в атомах тулия обнаружил Евгений Александров, крупный ученый в области квантовой электроники, физической оптики, лазерной физики, магнитометрии и атомной спектроскопии. Потенциально это свидетельствовало о перспективности его использования для создания оптических часов, и в 2007 году в ФИАНе начали соответствующие исследования атомов тулия.
Многие исследователи считают, что для реального прорыва в области практических квантовых вычислений может потребоваться принципиально новая платформа, аналогичная переходу от ламповых компьютеров к полупроводниковой технологии
Благодаря богатой энергетической структуре тулий имеет широкий спектр переходов с различными характеристиками, которые можно использовать для решения тех или иных задач. Спектр переходов атома — это набор волн определенных частот, которые излучает (или поглощает) атом в результате переходов между энергетическими уровнями. Каждая спектральная линия соответствует переходу между двумя электронными уровнями энергии атома и характеризуется частотой поглощаемого или испускаемого электромагнитного излучения.
Широкие (естественная ширина — порядка нескольких мегагерц) оптические переходы могут быть использованы для предварительного захвата и лазерного охлаждения атомов, более узкие (шириной единицы-сотни килогерц) позволяют достигать крайне низких температур (менее 1 мкК), а самые узкие (порядка 1 Гц и менее) могут быть использованы для прецизионного контроля квантового состояния атома и рассматриваться в роли часовых переходов, частоты которых используются для наиболее прецизионных измерений. В атомных часах время измеряется путем подсчета периодов колебания такого «часового» излучения.
Для щелочных элементов, например, спектр доступных переходов существенно у́же, что требует использования более сложной техники для реализации глубокого охлаждения и ограничивает метрологические применения областью микроволновых переходов. Комбинирование радиочастотных, микроволновых и оптических переходов с различными характеристиками позволяет реализовать широкий спектр операций, что делает тулий интересным для различных сфер квантовых технологий.
Квантовые эксперименты с тулием проводили на установке, которую изначально создали для разработки компактных сверхточных оптических часов на основе атомов этого элемента
Надо отметить, что, несмотря на ряд преимуществ, при работе с тулием возникают определенные сложности. По словам Дениса Мишина, в основном они обусловлены взаимодействием с магнитным полем: из-за эффекта Зеемана (явление, при котором спектральные линии атомов или молекул расщепляются на несколько составляющих в магнитном поле) из девяти магнитных подуровней основного состояния для реализации оптических часов можно использовать только один. Однако в ФИАНе разработали ряд методов, позволяющих и решать проблему подготовки атомов в необходимом состоянии и элегантно компенсировать квадратичный эффект Зеемана.
Следующий шаг — прецизионный анализ взаимодействия атомов с оптической решеткой, использующейся для их удержания, и сейчас работа сосредоточена именно в этом направлении.
В ФИАНе уже собрана установка, которую потенциально можно перемещать (пока только внутри лаборатории), и на ней планируется провести эксперимент по демонстрации чувствительности к эффектам общей теории относительности (зависимость скорости хода времени от гравитационного потенциала). В дальнейшем такие «транспортируемые» установки могут использоваться и за пределами лаборатории, что дополнительно расширит спектр применения оптических атомных часов.
https://stimul.online/articles/science-and-technology/ot-atomnykh-chasov-k-kvantovomu-kompyuteru/
| 17.12.25 | 17.12.2025 Научная Россия. Николай Колачевский выступил на заседании ОФН в ФИАН |
Академик Н.Н. Колачевский представил доклад «Новые технологии в задачах развития стандартов частоты» на научной сессии Отделения физических наук Российской академии наук.
Выступление Н.Н. Колачевского. Источник: ФИАН
Научная сессия ОФН РАН «К 100-летию квантовой механики. Стандарты частоты» прошла в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН 17 декабря 2025 года.
В своём выступлении директор ФИАН представил перспективы развития стандартов частоты с акцентом на новых технологиях, внедряемых в этой области.
«Важным направлением мирового развития является внедрение подходов, позволяющих существенным образом снизить объем, энергопотребление и стоимость приборов. Внедряются новые лазерные источники и методы их стабилизации, развивается направление интегральной фотоники для оптических ловушек, чип-гребенок и мультиплексирования, быстро прогрессирует направление детекторов», – подчеркнул Николай Колачевский.
Также в рамках научной сессии ОФН РАН были представлены доклады:
- «Состояние и перспективы развития прецизионных стандартов частоты и квантовых гравиметров» С.И. Донченко (ФГУП ВНИИФТРИ).
- «Актуальные задачи прецизионной квантовой метрологии» О.Н. Прудников (ИЛФ СО РАН).
- «Двухфотонная лазерная генерация экситонных состояний в криокристаллах криптона как метод возбуждения аномального низкоэнергетического изомерного ядерного состояния в изотопе Тория-229» П.В. Борисюк (МИФИ).
Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
https://scientificrussia.ru/partners/fian/nikolaj-kolacevskij-vystupil-na-zasedanii-ofn-v-fian
| 17.12.25 | 17.12.2025 Телеграм-канал РАН. В 7 раз точнее: открыт новый метод измерения температуры |
В 7 раз точнее: открыт новый метод измерения температуры
В Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН разработан гибридный метод измерения температуры, объединяющий люминесцентные материалы и технологии искусственного интеллекта. Новый подход позволил повысить точность измерений в семь раз по сравнению с традиционными методами.
Точная термометрия критически важна для наномедицины и микроэлектроники. Например, температура раковых клеток выше здоровых на 0,5–2 °C, и её измерение может помочь выявлять болезнь на самых ранних стадиях. Однако контактные датчики слишком крупные и не подходят для работы внутри тканей или клеток.
Поэтому учёные обратились к люминесцентной термометрии — бесконтактному методу, основанному на анализе свечения вещества.
Исследователи синтезировали полимерный комплекс с ионами тербия и европия, который меняет цвет свечения от зелёного к красному при изменении температуры.
Эксперименты показали, что даже нагрев на 1 °C приводит к заметному изменению спектра излучения
Для анализа спектров учёные применили нейросеть, обученную на тысячах измерений. Искусственный интеллект смог уловить тонкие нелинейные изменения, недоступные классическому анализу, и сократил ошибку измерений в семь раз.
Такой подход открывает путь к созданию сверхточных бесконтактных термометров для медицины, электроники и криогенных систем.
| 17.12.25 | 17.12.2025 Российская академия наук. Искусственный интеллект и новый люминесцентный материал в семь раз повысили точность измерения температуры по свечению вещества |
В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН разработан гибридный метод измерения температуры, который сочетает использование передовых люминесцентных материалов и глубокое машинное обучение. Исследователям удалось повысить точность температурных измерений в семь раз по сравнению с традиционными подходами, что открывает новые возможности для наномедицины, где измерения обычными термометрами невозможны.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials Chemistry Frontiers.
Во многих сферах — от наномедицины до микроэлектроники — важно уметь точно измерять температуру микроскопических объектов. Например, термометрия может позволить отличить раковые клетки от здоровых, поскольку температура первых на 0,5–2 °С выше: злокачественные образования потребляют и производят больше энергии, чем здоровые ткани. С помощью такого подхода можно было бы диагностировать рак на самых ранних стадиях, когда другие методы еще не эффективны. Однако традиционные контактные термодатчики часто неприменимы для таких целей из-за большого размера и невозможности поместить их внутрь биологической ткани или клетки.
Альтернативой служит люминесцентная термометрия — метод, в рамках которого температуру оценивают по свечению специальных материалов — люминофоров. При нагревании и охлаждении яркость и цвет люминесценции (то есть свечения) этих соединений меняются, благодаря чему можно определить их температуру с точностью до десятых долей градуса. Такое свойство люминесцентного термометра дает возможность бесконтактно работать с мелкими биологическими объектами и очень хрупкими материалами. Однако стандартные физические модели расчёта температуры по спектрам излучения хорошо работают лишь для простейших люминофоров, которые зачастую не подходят для использования в реальных условиях. Следовательно, для точных измерений температуры в биологии и материаловедении нужны более совершенные методы.
Люминесценция исследованного соединения при температуре жидкого азота (−196 °С)
Авторы работы синтезировали полимерный комплекс, который при охлаждении светится зелёным цветом, а при комнатной температуре — красным. Уникальной особенностью этого комплекса является сочетание в себе ионов двух редкоземельных элементов — тербия и европия. При этом ионы тербия обеспечивают свечение в зеленом диапазоне, а европия — в красном.
Чтобы оценить термочувствительность полученного соединения, авторы постепенно меняли температуру от −78 °С до 27 °С. Оказалось, что при нагревании всего на 1 °С яркость красного свечения становится на 5,5 % больше, чем зелёного, следовательно, спектр испускания заметно меняется. В результате термометр позволил зафиксировать изменение температуры с точностью в 0,7 °С при использовании стандартной физической модели расчёта температуры.
Чтобы еще больше повысить точность, авторы применили искусственный интеллект для анализа спектров свечения. Нейросеть обучили на 2688 спектрах люминесценции, измеренных при разных температурах, благодаря чему она смогла замечать мельчайшие нелинейные изменения в форме кривых, которые совершенно не удается зафиксировать, если исследователь вручную анализирует часть спектра. Алгоритм автоматически выделил наиболее информативные признаки изменения температуры и построил более точную модель зависимости между характером кривых и температурой. В результате применение искусственного интеллекта позволило уменьшить ошибку определения температуры в семь раз по сравнению с классическими методами.
Таким образом, разработанный авторами светящийся материал в сочетании с технологией искусственного интеллекта для обработки спектров позволит создавать сверхточные бесконтактные термометры для медицины и электроники. Новый инструмент даст возможность диагностировать серьёзные заболевания на ранней стадии и контролировать перегрев миниатюрных компонентов микросхем в режиме реального времени.
Дифракционная картина люминесценции исследуемого вещества. Видно, как оранжевое свечение самого образца раскладывается на отдельные цветовые компоненты в результате дифракции
«Наша работа демонстрирует взаимно усиливающий эффект дизайна новых материалов и передовых методов искусственного интеллекта. Использование нейронных сетей дало возможность обнаружить незначительные изменения в спектрах и извлечь из них точные данные об изменении температуры. Предложенную методологию можно применить для анализа спектров люминесценции широкого класса люминесцентных материалов, что открывает путь к созданию точных измерительных систем будущего. В дальнейшем мы планируем на основе полученных результатов создать высокоточный термометр для измерения температур в криогенной области для контроля сверхпроводящих систем, где особенно необходимы бесконтактные методы анализа», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Трофим Поликовский, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии люминесцентных материалов ФИАН и аспирант Физтех-школы физики и исследований имени Ландау МФТИ.
В исследовании также принимали участие сотрудники Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Университета Авейру (Португалия).
Источник: пресс-служба РНФ.
| 17.12.25 | 17.12.2025 Коммерсант. Температурный хамелеон |
Российские физики создали сверхчувствительный бесконтактный термометр с ИИ
Ученые разработали гибридный метод измерения температуры, который сочетает использование передовых люминесцентных материалов и глубокое машинное обучение. Исследователям удалось повысить точность температурных измерений в семь раз по сравнению с традиционными подходами, что открывает новые возможности для наномедицины, где измерения обычными термометрами невозможны. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials Chemistry Frontiers.
Дифракционная картина люминесценции исследуемого вещества. Видно, как оранжевое свечение самого образца раскладывается на отдельные цветовые компоненты в результате дифракцииФото: Трофим Поликовский
Во многих сферах — от наномедицины до микроэлектроники — важно уметь точно измерять температуру микроскопических объектов. Например, термометрия может позволить отличить раковые клетки от здоровых, поскольку температура первых на 0,5–2 °С выше: злокачественные образования потребляют и производят больше энергии, чем здоровые ткани. С помощью такого подхода можно было бы диагностировать рак на самых ранних стадиях, когда другие методы еще неэффективны. Однако традиционные контактные термодатчики часто неприменимы для таких целей из-за большого размера и невозможности поместить их внутрь биологической ткани или клетки.
Альтернативой служит люминесцентная термометрия — метод, в рамках которого температуру оценивают по свечению специальных материалов — люминофоров. При нагревании и охлаждении яркость и цвет люминесценции (то есть свечения) этих соединений меняются, благодаря чему можно определить их температуру с точностью до десятых долей градуса. Такое свойство люминесцентного термометра дает возможность бесконтактно работать с мелкими биологическими объектами и очень хрупкими материалами. Однако стандартные физические модели расчета температуры по спектрам излучения хорошо работают лишь для простейших люминофоров, которые зачастую не подходят для использования в реальных условиях. Следовательно, для точных измерений температуры в биологии и материаловедении нужны более совершенные методы.
Люминесценция исследованного соединения при температуре жидкого азота (–196 °С)Фото: Трофим Поликовский
Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) синтезировали полимерный комплекс, который при охлаждении светится зеленым цветом, а при комнатной температуре — красным. Уникальной особенностью этого комплекса является сочетание в себе ионов двух редкоземельных элементов — тербия и европия. При этом ионы тербия обеспечивают свечение в зеленом диапазоне, а европия — в красном.
Чтобы оценить термочувствительность полученного соединения, авторы постепенно меняли температуру от –78 °С до 27 °С. Оказалось, что при нагревании всего на 1 °С яркость красного свечения становится на 5,5% больше, чем зеленого, следовательно, спектр испускания заметно меняется. В результате термометр позволил зафиксировать изменение температуры с точностью в 0,7 °С при использовании стандартной физической модели расчета температуры.
Чтобы еще больше повысить точность, авторы применили искусственный интеллект для анализа спектров свечения. Нейросеть обучили на 2688 спектрах люминесценции, измеренных при разных температурах, благодаря чему она смогла замечать мельчайшие нелинейные изменения в форме кривых, которые совершенно не удается зафиксировать, если исследователь вручную анализирует часть спектра. Алгоритм автоматически выделил наиболее информативные признаки изменения температуры и построил более точную модель зависимости между характером кривых и температурой. В результате применение искусственного интеллекта позволило уменьшить ошибку определения температуры в семь раз по сравнению с классическими методами.
Авторы исследования Трофим Поликовский и Виктория Гончаренко проводят эксперимент по измерению спектров люминесценцииФото: Трофим Поликовский
Таким образом, разработанный авторами светящийся материал в сочетании с технологией искусственного интеллекта для обработки спектров позволит создавать сверхточные бесконтактные термометры для медицины и электроники. Новый инструмент даст возможность диагностировать серьезные заболевания на ранней стадии и контролировать перегрев миниатюрных компонентов микросхем в режиме реального времени.
«Наша работа демонстрирует взаимно усиливающий эффект дизайна новых материалов и передовых методов искусственного интеллекта. Использование нейронных сетей дало возможность обнаружить незначительные изменения в спектрах и извлечь из них точные данные об изменении температуры. Предложенную методологию можно применить для анализа спектров люминесценции широкого класса люминесцентных материалов, что открывает путь к созданию точных измерительных систем будущего. В дальнейшем мы планируем на основе полученных результатов создать высокоточный термометр для измерения температур в криогенной области для контроля сверхпроводящих систем, где особенно необходимы бесконтактные методы анализа»,— рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Трофим Поликовский, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии люминесцентных материалов Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и аспирант Физтех-школы физики и исследований имени Ландау МФТИ.
В исследовании принимали участие сотрудники Московского физико-технического института, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Москва), Московского государственного университета и Университета Авейру (Португалия).
Подготовлено при поддержке Российского научного фонда
