Свяжитесь с нами

Наука

На основе «дырок» создали новый тип кубитов

На основе "дырок" создали новый тип кубитов

Опубликовано

На основе "дырок" создали новый тип кубитов

Предположительно их можно будет встраивать в системы с большим количеством блоков гораздо проще, чем аналогичные кубиты на базе других составляющих

ТАСС, 4 июня. Австрийские физики обнаружили, что "дырки" – гипотетические элементарные частицы в полупроводниках – можно использовать как кубиты – "вычислительные блоки" квантовых компьютеров. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Materials.

"Наши коллеги из Италии собрали из множества тонких слоев кремния и германия структуру толщиной в несколько нанометров. Благодаря этому мы сосредоточили "дырки" в центральном слое германия и научились управлять ими. Для этого нужны относительно слабые магнитные поля, поэтому наши кубиты можно совмещать со сверхпроводниками", – рассказал один из авторов исследования Дэниел Йировец.

Существует несколько типов кубитов – их создают на базе сверхпроводников, одиночных атомов или ионов, охлажденных до сверхнизких температур, а также различных полупроводниковых конструкций. В "квантовой гонке" по созданию все более сложных вычислительных приборов пока лидируют кубиты первых трех типов: их работой удобнее управлять, а сами кубиты такого типа при вычислениях совершают меньше ошибок.

Хотя полупроводниковые кубиты менее удобны, теоретики предполагают, что с их помощью можно будет создавать сложные вычислительные машины, которые объединят в себе тысячи или даже миллионы квантовых ячеек памяти. За последние годы физикам удалось достичь существенного прогресса в их разработке, однако пока ученые далеки от создания на их основе полноценного квантового компьютера.

Йировец и его коллеги разработали новый тип полупроводниковых кубитов, основой для которых служат не отдельные ядра атомов полупроводников или их электроны, а "дырки" – квазичастицы, которые "переносят" положительный заряд в полупроводниковых материалах. 

О том, что "дырки" обладают теми же квантовыми свойствами, которые обычно используются в работе кубитов, физикам известно давно. Однако поведением и перемещениями "дырок" крайне сложно управлять. Австрийские исследователи решили эту проблему с помощью своеобразного "бутерброда" из чередующихся слоев кремния и германия. Небольшая толщина слоев ограничивает подвижность "дырок", которые возникают в германиевых слоях, и позволяет очень точно управлять ими и менять их свойства.

На основе этой структуры Йировец и его коллеги создали полноценный кубит из двух "дырок" и набора из нескольких миниатюрных золотых электродов. Они служат источником магнитных полей, с помощью которых можно считывать состояние квантовой ячейки памяти или записывать в нее новую информацию.

Благодаря очень маленькой толщине слоев германия и кремния для управления положением и свойствами "дырок" можно использовать очень слабые магнитные поля. За счет этого подобные кубиты можно встраивать в сверхпроводящие электрические цепи, которые обычно разрушаются под действием магнитных полей. Благодаря этому их можно будет легче встраивать в системы с большим количеством вычислительных блоков.

Другое преимущество кубитов на основе "дырок" заключается в том, что они работают очень быстро, совершая более 100 млн операций в секунду, сохраняя при этом стабильность очень долго – около 150 микросекунд. Это делает их особенно выгодными для сложных квантовых вычислений, подытожили Йировец и его коллеги.

Читать далее
Advertisement
Нажмите, чтобы прокомментировать

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наука

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Опубликовано

Астрономы выяснили, как в двойных звездных системах формируются татуиноподобные планеты

Расчеты показывают, что для этого протопланетный диск должен быть идеально круглым

ТАСС, 27 июля. Планеты, похожие на описанный в "Звездных войнах" Татуин, могут возникать в двойных звездных системах, если их зародыши изначально достаточно велики и находятся в относительно спокойной части протопланетного диска. К такому выводу пришли астрономы, статью которых опубликовал научный журнал Astronomy & Astrophysics.

"Мы выяснили, что у протопланетного диска есть собственное гравитационное поле, которое радикальным образом меняет характер взаимодействий между протопланетными телами. В некоторых случаях из-за этого планеты могут сформироваться даже при наличии гравитационных возмущений от второй звезды", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) Кедрон Силсби.

Татуин – это описанная в "Звездных войнах" планета, которая вращалась вокруг двойной звезды. По аналогии астрономы называют "татуинами" экзопланеты, которые вращаются вокруг двух или более звезд. Ученым известно менее двух десятков подобных планет. Их так мало, поскольку формированию подобных планет мешает гравитационное взаимодействие между звездами в двойных системах, считают астрономы.

"В системе с одной звездой все частицы в протопланетных дисках движутся медленно, благодаря чему сцепляются друг с другом и формируют все более крупные объекты. Гравитационные взаимодействия двух звезд "взбивают" окружающую материю, в результате чего частицы протопланетного диска разгоняюся и сталкиваются на большой скорости", – пояснил ученый.

По итогам нового исследования Силсби вместе с Романом Рафиковым из Кембриджского университета объяснили, как "татуины" могут формироваться в подобных условиях. Для этого ученые детально просчитали, как материя протопланетного диска, окружающего обе звезды, будет взаимодействовать с объектами внутри него.

Их расчеты указали, что в определенных областях протопланетных дисков будут возникать особые зоны, в которых скорость движения планетизималей, крупных протопланетных тел, будет достаточно низкой, чтобы в результате их столкновений подобные объекты сливались, а не разрушались.

Подобные обстоятельства складываются относительно редко, так как для образования и роста протопланетных тел диск должен быть идеально круглым и не содержать в себе областей с необычно высокой или низкой плотностью. При этом сам процесс формирования планет запускается, только если диаметр их предположительных "зародышей" достигает 10 км и выше.

Эти соображения объясняют, почему за все время наблюдений астрономы открыли в близлежащих звездных системах так мало "татуинов". Ученые надеются, что в дальнейших наблюдениях за формированием двойных звездных систем смогут подтвердить свою теорию и понять, как возникают крупные протопланетные тела, способные дать жизнь "татуинам".

Читать далее

Наука

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Опубликовано

Количеству страдающих старческой деменцией предсказали троекратный рост к 2050 году

Самый большой прирост ученые прогнозируют странам Африки и Ближнему Востоку

ТАСС, 27 июля. Нейрофизиологи пришли к выводу, что к концу XXI века от старческого слабоумия будет страдать втрое больше людей, чем сейчас. Об этом пишет Ассоциация изучения болезни Альцгеймера.

"Частота развития деменции несколько снизилась в последние годы благодаря улучшению доступа к образованию и популяризации здорового образа жизни, однако число носителей старческого слабоумия продолжает расти из-за старения населения планеты. Вдобавок риск развития деменции повышается из-за эпидемии ожирения и диабета", – рассказала Мария Каррилло, директор по ануке Ассоциации изучения болезни Альцгеймера.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), болезнь Альцгеймера и другие формы старческого слабоумия поражают сегодня примерно 50 млн людей по всей Земле. К 2030 году их число может вырасти до 75 млн. Наряду с инфарктами и инсультами подобные проблемы давно стали одной из главных причин смерти людей в странах первого мира.

Ученые подготовили новые прогнозы по тому, как будет меняться число носителей старческого слабоумия в ближайшие 30 лет. Для этого они воспользовались данными, которые их коллеги получают в рамках проекта Global Burden of Disease (GBD). Он представляет собой один из самых масштабных инициатив по мониторингу состояния здоровья человечества, который постоянно ведется ВОЗ, американским Институтом изучения метрики здоровья в Сиэтле и фондом Билла и Мелинды Гейтс.

Специалисты проанализировали сведения по частоте развития деменции в 195 странах мира, которые были собраны в рамках GBD в промежутке между 1999 и 2019 годами, и использовали эти сведения для составления прогноза на будущее. В соответствии с их расчетами, число носителей старческого слабоумия должно утроиться к середине столетия – оно превысит 152 млн человек.

Самый большой прирост в числе носителей деменции придется на страны Африки южнее Сахары, мусульманские государства Северной Африки и Ближний Восток. Этот рост будет связан как с быстрым увеличением численности населения этих стран сегодня, так и с последующим ускоренным старением их населения.

При этом исследователи прогнозируют, что примерно 6,8 млн случаев развития деменции будет связано с неблагоприятным действием табачного дыма на сосуды мозга и других частей тела, а также с ускоренным распространением эпидемий ожирения и диабета по многим развивающимся и развитым странам мира. С другой стороны, улучшение доступа к образованию уменьшит число больных на примерно схожее значение, около 6,2 млн.

Ученые надеются, что собранные ими сведения помогут профильным органам ООН и правительствам отдельных стран мира подготовиться к росту числа носителей старческой деменции и заранее разработать меры, которые позволят максимально снизить риск развития этой болезни.

Читать далее

Наука

Биологи из США подавили алкоголизм у мышей при помощи смеси из двух лекарств

Биологи из США подавили алкоголизм у мышей при помощи смеси из двух лекарств

Опубликовано

Речь идет о смеси из двух недавно разработанных лекарств — Rapablock и Rapalink-1 — воздействующих на белковый комплекс mTORC1, передает Nature Communications

МОСКВА, 27 июля. /ТАСС/. Американские ученые обнаружили, что алкогольную зависимость можно притупить при помощи комбинации из двух лекарств, которая подавляет работу "белков алкоголизма" в клетках мозга, но не в других тканях тела. Результаты опытов на мышах были представлены в статье в журнале Nature Communications.

"Белок mTORC1, на который воздействуют эти лекарства, давно связывается с развитием разных форм наркотической зависимости. Это дает надежду на то, что комбинацию препаратов Rapablock и Rapalink-1 можно будет применять не только для лечения алкоголизма, но и других форм зависимости", — пишут исследователи.

За последнее десятилетие нейрофизиологи и генетики обнаружили, что алкоголизм и другие формы зависимости возникают в результате развития нарушений в работе определенных типов нервных клеток, присутствующих в прилежащем ядре мозга и в некоторых других его областях, связанных с работой чувства удовольствия. Эти открытия заставляют биологов искать вещества, восстанавливающие работу этих нейронов и заставляющие их игнорировать алкоголь.

Группа биологов под руководством Дориты Рон, профессора университета Калифорнии в Сан-Франциско, обнаружила, что подобными свойствами обладает смесь из двух недавно разработанных лекарств — Rapablock и Rapalink-1 — воздействующих на белковый комплекс mTORC1.

Он представляет собой сложную структуру из нескольких ферментов, управляющих обменом веществ и синтезом белков в клетках и отвечающих за реакцию на нехватку или приток нутриентов и кислорода. Нарушения в работе mTORC1, как показывают наблюдения ученых, приводят к появлению сбоев в иммунной системе, а также повышают вероятность развития рака, диабета и ряда других болезней.

Подавление зависимости

Недавно ученые обнаружили, что активность этого белкового комплекса резко возрастает в тех нервных клетках мышей и людей-алкоголиков, которые непосредственно связаны с развитием зависимости. Первые опыты указали на то, что подавление работы mTORC1 значительно снижает тягу к спиртному среди животных, однако эта процедура приводила к развитию серьезных проблем с работой печени.

Профессор Рон и ее коллеги попытались обойти эту проблему при помощи комбинации препаратов Rapalink-1 и Rapablock воздействующих на организм противоположным образом. Первое вещество подавляет активность белков mTORC1, тогда как второе мешает ему это сделать. При этом Rapalink-1 может проникать через барьер, отделяющий мозг от кровеносной системы, тогда как Rapablock не способен этого сделать.

По этой причине одновременный прием Rapablock и Rapalink-1 приводит к тому, что работа mTORC1 блокируется только в клетках мозга, тогда как в печени и в других частях организма этот белковый комплекс продолжает функционировать. Руководствуясь подобными соображениями, биологи проследили за тем, как комбинация из этих лекарств повлияет на поведение и здоровье мышей, страдавших от алкоголизма.

Как показали последующие наблюдения, комбинация из этих веществ резко снизила интерес мышей к спирту и заставила их употреблять примерно в 2-3 раза меньше этанола, чем они делали до начала приема лекарств. При этом грызуны не страдали от характерных побочных эффектов, связанных с подавлением работы mTORC1 в клетках печени и других органов тела.

В ближайшее время ученые планируют проверить, можно ли подобным образом подавить другие вредные привычки, а также изучат то, насколько безопасным будет долговременный прием Rapablock и Rapalink-1. Исследователи надеются, что эти опыты откроют дорогу для клинических испытаний этих препаратов на добровольцах.

Читать далее
Advertisement

Последние новости

В мире48 минут назад

Что случилось этой ночью: среда, 28 июля

Обострение на границе Армении и Азербайджана, запрос авиакомпаниями допуска на курорты Египта, серебро российских пловцов в эстафете Москва. 28 июля....

В мире56 минут назад

РФ завершила переброску военных к месту учений у границы с Афганистаном

Москва. 28 июля. INTERFAX.RU — Подразделения 201-й военной базы РФ в Таджикистане завершили перегруппировку войск на полигон «Харб-Майдон» для проведения...

В мире1 час назад

В ходе боев на армяно-азербайджанской границе обе стороны понесли потери

Москва. 28 июля. INTERFAX.RU — Локальные бои продолжаются на северо-восточном направлении армяно-азербайджанской границы, с обеих сторон есть потери, сообщает Минобороны...

Разработчики «ЭпиВакКороны» оценили сроки завершения пандемии COVID-19 Разработчики «ЭпиВакКороны» оценили сроки завершения пандемии COVID-19
Здоровье1 час назад

Разработчики «ЭпиВакКороны» оценили сроки завершения пандемии COVID-19

Руководитель филиала государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора в Екатеринбурге Александр Семенов заявил, что не верит в окончание пандемии COVID-19 к 2022 году...

В "Лаборатории Касперского" и ESET рассказали, сколько живут фишинговые сайты В "Лаборатории Касперского" и ESET рассказали, сколько живут фишинговые сайты
Hi-Tech2 часа назад

В «Лаборатории Касперского» и ESET рассказали, сколько живут фишинговые сайты

МОСКВА, 28 июл — ПРАЙМ. Мошеннические сайты живут очень недолго, их создатели рассчитывают на массовость, рассказал РИА Новости руководитель отдела развития методов...

В мире2 часа назад

Армения сообщила о локальных боях на границе с Азербайджаном

Есть обновление от 07:01 →В ходе боев на армяно-азербайджанской границе обе стороны понесли потери Москва. 28 июля. INTERFAX.RU — Пресс-служба...

Российские ритейлеры начали получать уведомления от поставщиков о повышении в августе цен на кофе Российские ритейлеры начали получать уведомления от поставщиков о повышении в августе цен на кофе
Экономика4 часа назад

Российские ритейлеры начали получать уведомления от поставщиков о повышении в августе цен на кофе

МОСКВА, 28 июл – ПРАЙМ. Российские торговые сети начали получать уведомления от поставщиков о повышении в августе цен на кофе, пишет «Коммерсант».  Основной причиной...

В Минздраве разработали памятку для переболевших COVID-19 В Минздраве разработали памятку для переболевших COVID-19
Общество4 часа назад

В Минздраве разработали памятку для переболевших COVID-19

Когда COVID-19 наконец отступает, казалось бы, можно выдохнуть с облегчением и поскорее забыть о болезни. Но не тут-то было. Коварное...

В мире4 часа назад

Непривитых граждан Кувейта с августа не будут выпускать из страны

Москва. 28 июля. INTERFAX.RU — Правительство Кувейта объявило во вторник, что с 1 августа только вакцинированным от COVID-19 гражданам будет...

Как не стать жертвой мошенников при продаже недвижимости, в которой живут дети Как не стать жертвой мошенников при продаже недвижимости, в которой живут дети
Экономика5 часов назад

Как не стать жертвой мошенников при продаже недвижимости, в которой живут дети

Продажа квартиры или дома, в которых прописаны или частью которых владеют дети, — дело серьезное. Для того чтобы сделку не...

Advertisement

Популярное