Физики из России выяснили, что так называемые «дефектные» алмазы с примесью никеля можно использовать в качестве высокочувствительных квантовых температурных датчиков, пригодных для проведения медицинских и биологических исследований. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Преимущество алмазов как материалов для термометрии – они достаточно "живучие», мало подвержены деградации. А никелевые центры достаточно просты в изготовлении, и их спектральная область лежит в биологическом окне прозрачности, поэтому они представляют большой интерес", – пояснил старший научный сотрудник МФТИ Никита Курочкин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Дефектные алмазы представляют собой искусственные минералы, в углеродной решетке которых присутствуют различного рода включения. Это атомы других элементов, в том числе азота и кремния, а также пустоты, отсутствующие атомы углерода в кристаллической решетке. Эти дефекты придают алмазам необычные квантовые свойства. Подобные кристаллы, как надеются материаловеды, в скором времени станут основой для многих квантовых приборов и сенсоров.
Курочкин и его коллеги обнаружили, что интересными свойствами обладают алмазы, внутри которых присутствуют атомы никеля. Такие алмазы с примесями значительно проще получать, чем другие вариации искусственных алмазов, однако физики почти не изучали их свойства, несмотря на большой интерес к ним среди ювелиров и любителей алмазов. Российские физики восполнили этот пробел и впервые изучили, как меняется характер свечения подобных алмазов при изменении температуры окружающей среды.
Проведенные ими опыты показали, что такие алмазы способны испускать инфракрасное излучение в той части спектра, для которой человеческое тело является прозрачным. Причем сила этого свечения растет или падает на 1,3% при снижении или повышении температуры окружающей среды всего на градус Цельсия.
Эти изменения были особенно хорошо заметны в диапазоне температур от 23 до 85 градусов Цельсия. Такое свойство говорит о возможности использовать алмазы с примесями никеля в качестве относительно дешевых в изготовлении и при этом высокочувствительных термометров для биологических и медицинских исследований.
«Наша дальнейшая цель – исследовать наноалмазы размерами меньше 500 нанометров, с помощью которых потенциально можно картировать поверхность. Если нанести такие наночастицы на какие-то объекты, можно будет получить не только информацию о температуре в отдельных точках, но и большое изображение – температурную карту, получая информацию о времени люминесценции по всем алмазам», – отметил младший научный сотрудник МФТИ Александр Грицаенко, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Китайские ученые разработали фотонный микрочип, который демонстрирует фантастическую скорость операций в задачах искусственного интеллекта, потребляя при этом крайне мало энергии. В лабораторных испытаниях новый чип достиг скорости 4,6 петафлопса, что в 3000 раз больше, чем у самого распространенного процессора для ИИ — видеокарты Nvidia A100. Хотя он не сможет тотчас заменить чипы в компьютерах и смартфонах, в ближайшем будущем он может появиться в носимых устройствах, электромобилях и на умных фабриках.
После того как Вашингтон ввел очередные санкции против КНР, ограничив доступ Китая к ключевым компьютерным технологиям, Пекин ищет пути укрепления своего положения в области вычислительной техники и искусственного интеллекта, пишет SCMP. Китайская корпорация SMIC разработала инновационный чип, взяв за основу процесс производства транзисторов 20-летней давности.
Новое устройство — аналоговый электронно-оптический чип ACCEL — обеспечивает высокую скорость работы за счет использования фотонов для вычисления и переноса информации. Этим он отличается от современных оптических чипов, которые используют электрический ток для вычислений, поскольку фотонами сложнее управлять.
В лабораторных испытаниях новый чип достиг скорости 4,6 петафлопса, что в 3000 раз больше, чем у самого распространенного процессора для ИИ (и запрещенного к продаже гражданам Китая на основании санкций, введенных США) — видеокарты Nvidia A100. Вдобавок, ACCEL потребляет в 4 млн раз меньше энергии. Низкий расход энергии позволит решить проблему теплоотдачи, которая ставит серьезные препятствия дальнейшей миниатюризации современных интегральных схем.
«Производительность [чипа] может быть оптимизирована еще больше посредством усовершенствований в процессе изготовления или применения более дорогих процессов производства менее 100 нм», — говорится в статье, опубликованной командой исследователей из Университета Цинхуа.
К минусам архитектуры ACCEL относится его аналоговая природа, которая ограничивает диапазон решаемых задач и не позволяет работать с определенными программами или сжимать файлы, как обычные компьютерные чипы в смартфонах. Зато ACCEL способен выполнять, к примеру, распознавание изображений или помогать робомобилю ориентироваться в пространстве даже при слабом освещении.
Источник: https://hightech.plus/

Группа ученых из Массачусетского технологического института в новом исследовании показала, что для испарения воды наличие тепла вовсе не обязательно. Есть другой способ справиться с такой задачей, причем даже более эффективно, чем с помощью нагрева.
Со школьной скамьи известно, что испарение вещества (переход из жидкого состояния в газообразное) происходит при его нагревании, при температуре ниже температуры кипения. Кинетическая энергия каждой молекулы вещества увеличивается настолько, что они могут преодолеть потенциальную энергию притяжения соседних молекул и вылететь из жидкости, проще говоря — превратиться в пар. Как правило, в таких случаях источником энергии служит тепло, которое в земных условиях приносится в основном солнечным светом.
В последнее время некоторые исследователи, экспериментируя с похожим на губку материалом, известным как гидрогель, столкнулись с некоторыми странностями. В частности, они заметили, что вода, которая содержалась в гидрогеле, «в состоянии покоя» испарялась в два-три раза быстрее, чем когда на нее воздействовали тепловой энергией.
Чтобы узнать, в чем может быть причина столь странного испарения, команда ученых из Массачусетского технологического института (США) под руководством Яодонга Ту провела серию моделирований и экспериментов с гидрогелем, а также повторно изучила некоторые результаты исследований различных научных групп.
Ученые пришли к неожиданному открытию. Оказалось, на границе раздела «воздух — вода» свет может напрямую вызвать испарение без нагрева.
Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Яодонг Ту и его команда поместили контейнер с гидрогелем, наполненным водой, на весы и последовательно подвергали его воздействию искусственного света с разной длиной волны. После чего отследили температуру над поверхностью гидрогеля и измерили массу, которую он потерял в результате испарения. Световые лампы ученые предварительно закрыли специальными экранами, чтобы исключить влияние тепла на систему.
Исследователи обнаружили, что вода испарялась гораздо быстрее, чем под воздействием тепла. Скорость испарения менялась от длины волны света и достигла максимума при длине волны зеленого света (от 500 до 565 нанометров). Авторы научной работы отметили, что эта зависимость от цвета не имеет никакого отношения к теплу, поэтому фактически подтверждает идею о том, что испарение воды связано именно со светом, а не с теплом.
Затем американские ученые воспроизвели этот же эксперимент в темноте, с помощью тех же материалов и установки, но с использованием электричества и без света. В новом опыте скорость испарения воды оставалась в пределах «тепловой нормы» и была намного ниже той, которая наблюдалась при воздействии света.
«Еще до начала нашего эксперимента мы предположили, что испарение вызывает именно свет. Пучки фотонов выбивают молекулы воды с ее поверхности, и происходит это только на разделе воздуха и воды, на поверхности гидрогеля», — пояснил Ту.
Авторы исследования уверены, что хотя их открытие было сделано в лаборатории, этот эффект будет наблюдаться и в окружающем мире, например на поверхности моря, каплях в облаках или тумане. Однако в природе тепло, вероятно, все равно будет выполнять основную часть работы по испарению вещества.
Команда ученых назвала новое явление «фотомолекулярным эффектом» и сейчас работает над тем, чтобы найти способ его применения в реальной жизни. В частности, они планируют использовать это явление для повышения эффективности систем опреснения, работающих на солнечной энергии, а также изучить его влияние на изменение климата.
Источник: https://naked-science.ru/

Немецкие физики создали когерентный нанофотонный ускоритель электронов, который не только способен ускорять частицы, но и фокусирует их пучок. В нем удалось разогнать электроны на дистанции 500 микрометров в канале шириной всего 225 нанометров, при этом первоначальная энергия пучка увеличилась на 43 процента. Статья об этом опубликована в журнале Nature.
Традиционно для ускорения заряженных частиц ученые используют высокочастотные резонаторы. Наибольший успех имеют кольцевые ускорители, в которых энергия частиц повышается с каждым новым витком. Например, Большой адронный коллайдер — пожалуй, самый известный кольцевой ускоритель — достиг рекордной энергии 6,8 тераэлектронвольт на пучок. К сожалению, ускорять электроны до высоких энергий в кольцевых ускорителях не дает их малая масса и синхротронное излучение, которое уносит накопленную энергию. Для получения электронов высоких энергий строят линейные ускорители, такие как SLAC.
Градиент ускорения, который испытывают частицы в классических ускорителях, ограничен пиковым радиочастотным полем, которое могут выдержать металлические поверхности конструкции, и обычно составляет десятки мегавольт на метр. О том, с какими еще сложностями сталкиваются ученые при модернизации Большого адронного коллайдера, мы писали в материале «Стойкий оловянный магнит». Чтобы обойти подобные ограничения, ученые разрабатывают другое направление в ускорительной технике — диэлектрические лазерные ускорители (нанофотонные ускорители). Диэлектрические материалы могут выдерживать оптическую нагрузку до десяти гигавольт на метр. Подобные технологии потенциально могут на несколько порядков сократить требуемые размеры и стоимость ускорительных комплексов.
Томас Хлоуба (Tomáš Chlouba) и его коллеги из Университета имени Фридриха — Александра в Эрлангене и Нюрнберге создали когерентный нанофотонный ускоритель электронов, который состоит из двух рядов кремниевых столбиков высотой два микрометра. Ученые освещали столбики сверху лучом лазера длиной волны 1,93 микрометра, чтобы создать необходимый режим ближнего поля. Электронный пучок инжектировался в эту структуру между рядами столбиков с начальной энергией электронов 28,4 килоэлектронвольт. Если выполнено условие синхронизации — период структуры отнесенный к длине волны лазера равен скорости электронов, нормированных на скорость света в вакууме — то электроны и оптическая ближнепольная мода движутся с одинаковой скоростью. Чтобы ускорить электроны, ученые увеличили период структуры.
Ученым удалось не только разогнать электроны, но и решить проблему их фокусировки. Согласно теореме Ирншоу одновременная фокусировка луча электронов по всем трем направлениям невозможна. Однако это ограничение физики сумели обойти, применив технику попеременной фазовой фокусировки. Чтобы изменить фазу синхронизации, Хлоуба с коллегами увеличил один из промежутков между последовательными парами кремниевых столбиков. Это привело к фокусировке электронов в поперечном направлении, но к дефокусировке в продольном. Внедряя аналогичные фазовые сдвиги далее вдоль следования пучка электронов, физики попеременно фокусировали пучок либо в продольном, либо в поперечном направлении.
В результате ученым удалось разогнать электроны на 43 процента до энергии 40,7 килоэлектронвольт на расстоянии 500 микрометров и при этом сохранить фокусировку пучка в канале шириной всего 225 нанометров. Физики отмечают, что полученные энергии электронов пока далеки от масштабов гигаэлектронвольт, а также наблюдались существенные потери электронов из-за недостаточной оптимизации установки. Однако представленный концепт может быть доработан и масштабирован, что по мнению ученых потенциально может привести к созданию более дешевых и компактных ускорителей электронов в будущем.
Идея компактных ускорителей частиц крайне привлекает ученых. Например, ранее мы писали, как при помощи терагерцового излучения физики разогнали электроны в ускорителе размером со спичку.
Источник: https://nplus1.ru/

Инженеры японской корпорации достигли высочайшего показателя эффективности преобразования для многослойных фотоэлементов, сочетающих тандемный двухпереходный модуль с кремниевым. Новый рекорд — 33,66% — побил прошлогоднее достижение компании Sharp на одну сотую процента. Вдобавок, исследователи значительно снизили толщину элемента, что уменьшило расход материала.
Для того чтобы повысить привлекательность электромобилей, их пытаются оснастить солнечными панелями, позволяющими увеличить запас хода и сэкономить на электричестве. С этой целью Sharp разрабатывает солнечные модули, которые можно монтировать на транспорт и которые будут обладать высокой производительностью и низкой стоимостью.
В 2013 году специалисты Sharp достигли КПД 37,9% для трехпереходного солнечного элемента малой площади — 1,05 см², сообщает сайт компании. В 2022-м они модифицировали структуру, поместив элемент между двумя тонкими слоями. Повысив среднюю эффективность конверсии и плотность упаковки элемента, они добились КПД в 32,65% для легкого и гибкого модуля с площадью 965 см². Затем, изменив еще раз архитектуру многослойного модуля, инженеры Sharp достигли для модуля достаточной площади — 775 см² — эффективности преобразования 33,66%.
В первую очередь, инженеры заменили традиционный трехпереходный слой из арсенида индия-галлия на двухпереходный из индия-галлия-фосфора и арсенида галлия в качестве верхнего слоя и кремния для нижнего слоя. Тандемный двухпереходный элемент в верхнем слое обеспечивает высокую эффективность даже при небольшой толщине и улучшает перенос света к нижнему слою. Это позволяет преобразовывать в энергию свет различных длин волн. Кроме того, толщина тандемного двухпереходного элемента может быть снижена более чем на две трети от традиционных трехпереходных ячеек, что уменьшает расход материала.
Новый модуль будет представлен на международной выставке достижений компании, которая пройдет в Токио с 10 по 12 ноября. В дальнейшем Sharp собирается продолжить разработку, повышение эффективности и снижение себестоимости солнечных модулей с намерением устанавливать их на электромобили, а также использовать в авиации и космонавтике.
Источник: https://hightech.plus/

Ученые из Самарского университета раскрыли уникальный оптический эффект, который открывает новые перспективы для создания спектрометров и лазеров нового уровня. Это открытие опубликовано в журнале Photonics.
Один из ключевых параметров в оптических процессах — «добротность резонанса», описывающая, насколько быстро колебания угасают. Системы с более высокой добротностью теряют энергию медленнее. Однако существуют особые резонансы, называемые связанными состояниями в континууме (ССК), которые не затухают со временем, обладая бесконечной добротностью.
Ученые Самарского университета им. Королева разработали математическую модель, объясняющую формирование эффекта ССК в каскадных оптических структурах, также называемых ловушками для света.
«Нами получены явные аналитические условия, при которых возможно существование ССК в резонансных структурах. Предложенная математическая модель отличается простотой и эффективностью, она позволяет объяснять и предсказывать возникновение данного эффекта», — рассказал доцент кафедры технической кибернетики Самарского университета Никита Головастиков.
В оптике и фотонике получение высокодобротных резонансов, по словам ученых, является ключом к разработке компактных резонаторов для передовых лазерных устройств, а также узкополосных оптических фильтров для систем высокоточного спектрального анализа.
Это открытие в области оптики и фотоники играет важную роль в разработке компактных резонаторов для передовых лазеров и узкополосных оптических фильтров для высокоточных спектральных анализаторов. Также ССК могут быть использованы для создания высокоточных датчиков концентрации химических веществ и других спектральных сенсоров.
Исследования подтверждают точность теоретических моделей с использованием численных методов, и научный коллектив планирует расширить применение моделей для изучения других резонансных явлений и структур. Самарский университет участвует в программе государственной поддержки университетов России «Приоритет-2030».
Источник: https://наука.рф/

Полупроводники — материалы, которые могут проводить электричество при определённых условиях. Они широко используются в электронных устройствах, таких как компьютеры, телефоны и солнечные панели. Однако полупроводники имеют свои ограничения: при передаче энергии и информации они теряют часть её в виде тепла и сталкиваются с сопротивлением от колебаний атомной решётки — фононов. Это означает, что полупроводники имеют предел скорости и эффективности.
В поисках лучших опций учёные обратили своё внимание на так называемые суператомные материалы. Это кластеры атомов, которые ведут себя как один большой атом с определёнными свойствами. Один из таких материалов — Re₆Se₈Cl₂ — был недавно изучен командой химиков из Колумбийского университета. Они обнаружили, что этот материал является самым быстрым и эффективным полупроводником, который когда-либо был создан.
Это было противоположно тому, что мы ожидали. Вместо медленного движения, которое мы ожидали, мы увидели самую быструю вещь, которую когда-либо видели, — профессор химии Милан Делор.
Особенность Re₆Se₈Cl₂ заключается в том, что он образует квазичастицы, называемые экситонами. Это пары электронов и дырок, которые возникают при поглощении света полупроводником. Экситоны способны переносить энергию и информацию на большие расстояния без потерь. Однако в обычных полупроводниках экситоны быстро разрушаются под действием фононов. В Re₆Se₈Cl₂ же экситоны связываются с фононами и образуют новые квазичастицы — акустические экситон-полароны.
Акустические экситон-полароны защищены от рассеяния фононов и могут двигаться по материалу почти без сопротивления. Учёные смогли прямо наблюдать за их транспортом в Re₆Se₈Cl₂ при комнатной температуре и обнаружили, что они распространяются волнообразно на протяжении нескольких микрон и наносекунд. Это превосходит все известные полупроводники, включая кремний, по скорости и дальности передачи энергии.
Учёные предполагают, что необычные свойства Re₆Se₈Cl₂ объясняются комбинацией двух факторов: квазиплоских электронных зон и сильного взаимодействия экситонов с акустическими фононами. Это открывает новый путь к созданию полупроводников, которые могут работать при высоких температурах и скоростях, что может привести к революции в электронике.
Скорость и дальность акустических экситон-поларонов
Одним из самых удивительных открытий, сделанных учёными при изучении Re₆Se₈Cl₂, было то, что акустические экситон-поляроны могут перемещаться по материалу с невероятной скоростью и дальностью. По сравнению с электронами в кремнии, которые являются основой современной электроники, акустические экситон-поляроны были в два раза быстрее и могли пройти несколько микрометров за доли наносекунды. Это означает, что они могут переносить больше энергии и информации на большие расстояния без потерь.
Кроме того, учёные оценили, что акустические экситон-поляроны могут сохраняться в Re₆Se₈Cl₂ около 11 наносекунд, что достаточно для того, чтобы пройти более 25 микрометров за один раз. Это значительно больше, чем в других полупроводниках, где экситоны быстро разрушаются под действием фононов. Таким образом, Re₆Se₈Cl₂ может быть использован для создания более компактных и мощных электронных устройств.
Ещё одним преимуществом акустических экситон-поларонов является то, что они управляются светом, а не электрическим током. Это позволяет использовать оптические методы для генерации, модуляции и детектирования этих квазичастиц. Учёные предполагают, что это может привести к созданию полупроводниковых устройств, которые могут работать на скоростях порядка фемтосекунд, что на шесть порядков быстрее, чем наносекунды, доступные в современной гигагерцовой электронике. Это может открыть новые возможности для сверхбыстрой обработки данных и связи.
Перспективы и проблемы суператомного полупроводника
Re₆Se₈Cl₂ не является единственным суператомным материалом, который привлекает внимание учёных. В Колумбийском университете исследуются и другие новые квантовые материалы, которые могут иметь интересные свойства. Одно из них — возможность очистки от тонких атомов, то есть отделения одного или нескольких слоёв материала от основы. Это позволяет менять толщину и структуру материала, а также смешивать его с другими совместимыми материалами для создания новых комбинаций и эффектов.
Однако Re₆Se₈Cl₂ сталкивается с серьёзной проблемой, которая может помешать его практическому применению. Это высокая стоимость одного из его составляющих элементов — рения. Рений — один из самых редких и дорогих элементов на Земле, который используется в некоторых сплавах для авиации и космонавтики. Поэтому Re₆Se₈Cl₂ вряд ли будет доступен для массового производства и коммерческого использования.
Несмотря на это, учёные не теряют надежды найти другие суператомные материалы, которые могут быть более дешёвыми и эффективными. Для этого они используют новую теорию, разработанную группой Беркельбаха, которая помогает предсказывать свойства суператомных материалов. Также они применяют сложный метод визуализации, созданный Тюлягом и группой Делора, который позволяет наблюдать за формированием и движением акустических экситон-поларонов в реальном времени. С помощью этих инструментов они надеются обнаружить новые рекорды скорости и эффективности в суператомной электронике.
Источник: https://vsluh.net/

Разновидность кольцевого резонатора в форме яйца позволила физикам создать быстрый каскадный лазер. А его спектральные характеристики послужили основой для создания дополнительной частотной степени свободы. Работа опубликована в журнале Science.
Стремление к миниатюризации оптических систем позволяет не только получать быстрые и хорошо интегрируемые устройства, но и обнаруживать новые физические явления. Ученые уже давно пользуются лазерами, которые умещаются на интегральном чипе, и даже создают схемы для управления оптическим излучением на том же чипе.
Одну из ключевых составляющих лазера — резонатор — можно реализовать разными способами. Например, в виде кольца. Кольцевые резонаторы используются не только в лазерных системах, но и для схем задержек, интерферометров, фильтров или в схеме оптического гироскопа. От размеров резонатора зависит то, какая длина волны света будет распространяться по нему наиболее эффективно. Такие длины волн называются резонансными.
Команда физиков из Института квантовой электроники в Цюрихе под руководством Жерома Файста (Jerome Faist) показала, как с помощью кольцевого резонатора с фазовой модуляцией можно создать дополнительную размерность. Они предлагают с ее помощью делать многомерные системы для исследования квантовых блужданий.

Авторы использовали полупроводниковый лазер с резонатором в форме яйца и модулируемой фазой, излучающий в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн. Важно отметить, что процесс накачки и переизлучения происходит на межзонных переходах (такие лазеры еще называют каскадными и обычно реализуются в гетероструктурах), поэтому период накачки активной среды — между моментами непосредственно излучения — оказывается очень коротким. Это значит, что лазер может генерировать импульсы с высокой частотой.
Авторы подавали на вход резонатора излучение разных длин волн и мощностей и измеряли выходной спектр. Оказалось, что поведение резонатора можно представить в виде гармонического осциллятора, который имеет ограниченное число мод (в эксперименте число мод ограничено из-за дисперсии). С увеличением номера моды осциллятора увеличивается ширина спектра этой моды, что совпадает с поведением резонатора. Инфракрасная фурье-спектроскопия показала, что в свободном состоянии лазер генерирует одномодовый сигнал и при приближении к резонансу на выходе наблюдается многомодовый режим с довольно плоской центральной частью. При этом он состояние резонанса оказывается довольно стабильным, а перемещение между разными модами как раз задает дополнительную размерность. Помимо применения разработанного лазера, авторы отмечают, что его компоненты быстрого восстановления можно использовать и в других схемах с другими длинами волн.
Источник: https://nplus1.ru/

Устройство превосходит существующие аналоги в 400 раз. Исследование опубликовано в журнале Nature. Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) США разработали сверхпроводящую камеру, состоящую из 400 000 пикселей. Рекордное разрешение необходимо для астрономических снимков в условиях чрезвычайно низкого уровня освещенности и биомедицинских наблюдений со сверхвысокой детализацией.
Камера состоит из сеток ультратонких электрических проводов, охлажденных почти до абсолютного нуля, по которым ток течет без сопротивления. Сверхпроводящие нанопроволоки фиксируют даже энергию одиночных фотонов — столкновения с ними «отключает» сверхпроводимость в определенном месте (пикселе) сетки. Объединение всех местоположений и интенсивностей всех фотонов составляет изображение.
Сверхпроводящие камеры позволяют ученым улавливать очень слабые световые сигналы, исходящие как от удаленных объектов в космосе, так и от частей человеческого мозга. Первые сверхпроводящие камеры, способные обнаруживать одиночные фотоны, были разработаны более 20 лет назад. С тех пор устройства содержали не более нескольких тысяч пикселей — слишком мало для большинства приложений.
Создание сверхпроводящей камеры с большим количеством пикселей стало серьезной проблемой, поскольку стало практически невозможно подключить каждый отдельный охлажденный пиксель из многих тысяч к собственному считывающему проводу.
Для решения этой проблемы инженеры построили камеру из пересекающихся сверхпроводящих нанопроводов, которые образуют несколько рядов и столбцов, как в игре «крестики-нолики».Каждый пиксель — крошечная область с центром в точке пересечения отдельных вертикальных и горизонтальных нанопроволок — однозначно определяется строкой и столбцом, в которых он находится.
Принцип работы однофотонной сверхпроводящей камеры. Видео: S. Kelley/NIST
Такое расположение позволило ученым измерять сигналы, поступающие от целого ряда или столбца пикселей одновременно, что резко сократило количество проводов считывания. Для этого исследователи поместили сверхпроводящий провод считывания параллельно строкам пикселей, но не касаясь их, и еще один провод параллельно столбцам, но не касаясь их.
С помощью этой технологии инженеры быстро увеличили количество пикселей до 400 000. Детекторы получившейся камеры работают с временным разрешением 50 триллионных долей секунды и могут подсчитывать до 100 000 фотонов в секунду, попадающих в сетку.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) с 2015 года ведет наблюдение за гравитационными волнами, возникающими в космосе в результате столкновения черных дыр или нейтронных звезд. Точность измерений LIGO зависит от способности измерять растяжение и сжатие ткани пространства-времени с помощью весов, в 10 000 триллионов раз меньших, чем человеческий волос.
Совершив значимый прорыв в квантовой технологии «сжатия», сотрудники обсерватории смогли преодолеть предел, положенный законами квантовой физики, и измерить волнообразные движения в пространстве-времени по всему диапазону частот гравитационных волн, которые воспринимает LIGO.
Законы квантовой физики диктуют, что частицы, в том числе, фотоны, создают квантовый шум, который снижает уровень точности лазерных измерений. Квантовое сжатие — это метод, позволяющий приглушить этот шум или, точнее, переместить его из одного места в другое, чтобы произвести более точные замеры.
Термин «сжатие» относится к тому факту, что светом можно манипулировать, как воздушным шариком. Если сжать его в одном месте, в другом возникнет пузырь воздуха. Свет тоже можно сжать, чтобы одно из его свойств стало более точным, но тогда другое станет более неопределенным, согласно принципу неопределенности. С 2019 года двойные детекторы LIGO сжимают свет таким образом, чтобы повысить чувствительность гравитационных волн. Но в то время как измерения на высоких частотах становятся более точными, на низких ситуация обратная.
Решением этой проблемы стало применение частотно-зависимых оптических полостей — трубок длиной около 300 метров, которые позволяют сжимать свет различным образом, в зависимости от частоты интересующих астрономов гравитационных волн. Все это сокращает помехи по всей частоте наблюдений LIGO. Так что теперь ученым нет нужды выбирать, где жертвовать точностью.
Новая технология «частотно-зависимого сжатия», о которой пишет MIT News, применяется обсерваторией LIGO с мая этого года. Это значит, что теперь детекторы могут принимать больше сигналов Вселенной и могут обнаружить примерно на 60% больше слияний сверхмассивных объектов, чем раньше.
Кроме того, полученный опыт может пригодиться для создания квантовых компьютеров и другой микроэлектроники, а также для экспериментов в области фундаментальной физики.
Источник: https://hightech.plus/