Semiconducting nanostructures: quantum dots, wires, and wells. Single electronics, spintronics, 2d electron gases, quantum Hall effect, nanotubes, graphene, plasmonic nanostructures.
С помощью спектроскопии, словно щупом ощупывая электронные облака, физики обнаружили: при одной энергии электроны сидят на атомах, при другой — между ними. Это значит, что внутреннее устройство материала сложнее простой модели, и такие знания помогут создавать квантовые устройства.
Обычно неклассические состояния движения требуют ухищрений. Но новое исследование открывает: внутренняя нелинейность оптической ловушки сама лепит из механических колебаний квантовых ‘призраков’ — состояния с отрицательной вигнеровской функцией. Без вероятностных трюков, даже в неразрешённых боковых
Некоторые материалы проводят электричество только по краям. Облучение лазером заставляет эти краевые пути скручиваться в квантовую ленту Мёбиуса — устойчивую к помехам основу для будущих квантовых компьютеров.
Физики создали «антикубит» — квантовый бит, эволюционирующий вспять, словно плёнка в обратной перемотке. В паре с обычным кубитом он становится эталонным сенсором, улавливающим даже скрытое направление слабых полей.
Учёные теоретически показали, что в материалах с определённым узором электронных спинов возникает эффект, подобный гравитационному линзированию. Электроны отклоняются и фокусируются без участия магнитного поля. Это открывает возможность изучать космические явления в миниатюре и создавать новые типы
Представление о том, что свет между зеркалами ведёт себя как пара камертонов, не работает для плоских систем. Новая теория учитывает любую форму и точно предсказывает, как свет будет метаться внутри. Это путь к чувствительным сенсорам и более мощным лазерам.
В зеркальной ловушке свет связывает две магнитные наноструны в единый квантовый объект. Давление света синхронизирует их колебания, создавая запутанность, которая не рвётся даже при на удивление высокой температуре — несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля. Это на порядок теплее, чем в типи
Сверхпроводники обычно теряют свойства в сильном магнитном поле из-за предела Паули. Однако для слоистого PdTe₂ этот предел зависит от толщины. При уменьшении с 50 до 19 нм критическое поле взлетело в 10 раз. Причина — квантовые ограничения, заставляющие электроны иначе реагировать на поле.
Физики нашли способ запутать два микроскопических дефекта в алмазе, просто нагревая их. Обычно тепло всё разрушает, но здесь оно, наоборот, выстраивает квантовый порядок. Секрет — заставить окружение вести себя как толпа с неоднородными правилами, что синхронизирует дефекты. Такой метод сулит просты
Используя NV-центры — светящиеся дефекты в алмазе — учёные напрямую зафиксировали взаимное влияние спинов. Снижение измерительного шума открывает путь к сверхчувствительным квантовым сенсорам.
Учёные создали детектор, который ловит аксионы — кандидаты в тёмную материю. Прибор из слоёного материала в магнитном поле превращает аксионы в частицы света. Резонанс, как у музыкального инструмента, усиливает слабый сигнал, а наклон вместо движущихся частей позволяет настраиваться на нужную «ноту»
Создано устройство, где один электрон на гелиевой плёнке и сверхпроводящий резонатор обмениваются энергией быстрее, чем теряются квантовые свойства. Это позволяет считывать состояние электрона, не разрушая его, — важнейший шаг к квантовым компьютерам.
В слое нитрида бора, похожем на фольгу, электрон и ядро атома углерода стали партнёрами в квантовом танце. Их связь сохранялась при комнатной температуре — раньше это было возможно только в сверххолодных установках. Открытие обещает компактные квантовые устройства и сверхчувствительные датчики.
Обычные детекторы не чувствуют микроволновые фотоны — их энергия исчезающе мала. Новый сверхпроводниковый прибор запускает лавину: один фотон порождает десятки таких же, усиливая сигнал и позволяя отделить его от шума. Метод открывает путь к квантовым сетям и изучению эха Большого взрыва.
Учёные выращивают гладкие слои замёрзшего неона и проверяют их микроволновыми датчиками. Короткий прогрев до 12 К делает плёнку однородной, позволяя электронам парить над ней как кубитам с низким уровнем ошибок. Простой метод открывает путь к надёжным квантовым процессорам.
Квантовая частица может просочиться сквозь энергетический барьер, даже если ей не хватает сил его перепрыгнуть. Если поставить детектор прямо на барьер, само обнаружение частицы подталкивает её, отнимая или добавляя энергию. Так возникает микроскопический двигатель, работающий только за счёт наблюде
Обычные частицы при перестановке не меняются. Но существуют особые, «узелковые», которые запоминают траекторию. Двадцать лет учёные искали их разновидность — майорановские нули, важные для квантовых расчётов. В новом эксперименте на микроустройстве впервые провели обмен, подтвердив их необычную прир
Открыт магнитный материал, где спины электронов выстраиваются в рябь под действием эффектов теории относительности. Это приближает спинтронику — электронику на спинах.
Эксперимент показал, что один-единственный электрон в алмазе может служить одновременно мотором и батареей, если заряжать его квантовым ритмом. Почти вдвое больше работы по сравнению с классическим тепловым аналогом удалось получить после нескольких циклов. Это достижение приближает эру наномашин, р
Учёные выяснили, что несовершенства кристалла помогают дольше хранить квантовую информацию. Эксперименты на алмазе показали: хаос создаёт изолированные ячейки, где хрупкое состояние живёт в сотни раз дольше. Это открывает путь к надёжным квантовым носителям.
О чём работа: изучение формы моря Ферми — состояния, где частицы, следуя принципу Паули, заполняют уровни энергии, как жидкость. Что нового: впервые экспериментально получена эйлерова характеристика — мера сквозных отверстий в этой структуре. Почему важно: показано, что топология моря проявляется в
Учёные показали: сверхтвёрдость — симбиоз твёрдого порядка и жидкого течения — может возникать из-за ряби на границе жидкости и подложки. Не нужно химически менять среду, достаточно точного размера контейнера. Это путь к материалам с твёрдой оболочкой и текучей сердцевиной.
Эффект Казимира заставляет поверхности слипаться, словно квантовый клей. Но учёные превратили его в силу, которая удерживает пластинку в воздухе без опоры. Поместив объект над тефлоном и добавив магнитную жидкость, они научились управлять квантовым полем. Это открытие исключает трение и ведёт к свер
Обычно для вращения в пустоте нужна несимметричная форма или особый материал. Но новое исследование показывает: магнитное поле и специальные магнетики запускают вращение без всякой асимметрии. Это путь к бесконтактным наномоторам.
Сверхпроводимость возникает, если электронная «простыня» в металле настолько мягка, что идёт волнами и подталкивает электроны. Все металлы делятся на три класса по жёсткости этой простыни. Новый подход впервые объясняет, почему золото и медь не сверхпроводят, и обещает целенаправленный поиск материа
Два листа графена, прижатые через сверхтонкую прокладку тоньше волоса, работают как взаимная гладильная доска: каждый слой устраняет неровности соседа. В таких идеальных условиях электроны обретают небывалую лёгкость, а квантовые чудеса — вроде дробного эффекта Холла — проявляются в магнитном поле,
Золото и серебро не сверхпроводят — пока не сделать их в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Квантовые эффекты в двумерном слое меняют поведение электронов: расчёты показывают, что при толщине около половины нанометра сопротивление исчезает. В будущем это позволит создавать электронику, которая
Adding bosons, nature's social particles, glues electrons into tighter pairs, so superconductivity survives at higher temperatures. The effect holds widely and could be tested with ultracold atoms and layered materials.
Квантовая батарея работает как губка для света: впитывает энергию и не отдаёт без принудительного отжима. Идея подсмотрена у бактерий, чьи световые ловушки передают солнечный свет почти без потерь. Атомы в кольце, помещённые в зеркальный резонатор, создают однонаправленный поток энергии — это открыв
В обычном состоянии электроны и фотоны не способны спонтанно упорядочиться. Но если к тонкому слою электронов приложить пульсирующее магнитное поле, они начинают «танцевать» в резонансе со светом внутри специальной камеры. Возникает новая фаза, где частицы и излучение сливаются в единое целое, откры
Парадокс Клейна о рождении частиц из пустоты получает простое объяснение: сильно натянутая резина рвётся, создавая завихрения — частицу и античастицу. Такой образ делает понятным, что рождение пар — реакция среды на сверхнагрузку.
Границы между намагниченными участками можно двигать, словно волну в костяшках домино. Эти подвижные стенки — идеальные кандидаты для квантовых битов: они переносят информацию, избегая помех, и, возможно, позволят создать компактные устройства, не требующие сверхнизких температур.
Физики разработали метод заставить ядра тория испускать световые сигналы с рекордной стабильностью. Ключевой элемент — кристаллическая полость, усиливающая свет, что резко упрощает возбуждение ядер лазером. Впервые показана дорожная карта для создания полностью твердотельных ядерных часов на чипе.
Гравитоны — кванты гравитации — в искривлённом пространстве-времени расщепляются на два потока в зависимости от своего вращения. Эффект, открытый Майклом Берри, заставляет частицы с правым и левым спином двигаться в разные стороны, и для гравитонов он вдвое сильнее, чем для света, из-за их двойного
Микроскопическую систему, похожую на счётчик частиц, заставили колебаться в такт с внешним сигналом. Такая синхронизация оказалась поразительно надёжной: сбои ритма становятся экспоненциально редкими. Это путь к сверхточным квантовым часам и датчикам.
Алмазная пластинка с магнитными частицами на нитях ДНК анализирует жидкость по дрожанию частиц. Их движение меняется от густоты и состава: в сиропе — медленно, в спирте — быстро. Алмаз считывает магнитное эхо и создаёт точный портрет жидкости — без реактивов и ожидания.
Физики обнаружили, что согласованный шум порождает устойчивый узор из частиц, движущихся строго в одну сторону. Это напоминает мексиканскую волну на стадионе, застывшую в одном направлении. Открытие переворачивает представление о том, что помехи всегда разрушают квантовые эффекты: шум может быть арх