Международная группа ученых провела теоретическое и экспериментальное исследование соединений лантаноидов с ферромагнитными свойствами, сосредоточив внимание на материале LaCo₂P₂. Исследователям удалось получить уникальные результаты, касающиеся воздействия электрон-бозонных взаимодействий на электронную структуру этих материалов.

Отметим, что материалы с лантаноидами более 60 лет привлекают внимание ученых благодаря их необычным магнитным свойствам. Эти соединения обладают не только интересным электронным строением, но и способностью изменять магнитные свойства за счет варьирования их химического состава.

Профессор кафедры физики и технологии наноструктур МФТИ Андрей Катанин, работающий в Центре фотоники и 2D-материалов МФТИ, а также в Институте физики металлов Уральского отделения РАН, представил новое исследование, посвященное магнитным свойствам полуметаллов, в частности, диоксида хрома (CrO₂).

В работе ему удалось выяснить, насколько хорошо можно описать магнитные свойства диоксида, начиная с парамагнитной фазы, и оценить влияние обменных взаимодействий и дисперсии магнонов на эти свойства. 

Ученые из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований, Московского физико-технического института и Московского энергетического института совершили значительный прорыв в области защиты материалов от экстремальных тепловых нагрузок, характерных для условий управляемого термоядерного синтеза. Результаты их исследования, опубликованные в журнале «Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез», демонстрируют удивительный эффект экранирования вольфрама, основанный на использовании тонкого слоя висмута.

Создание термоядерного реактора — задача колоссальной сложности. Внутри реактора, в камере, где происходит управляемый термоядерный синтез, на материалы стенок обрушиваются мощнейшие потоки плазмы — ионизированного газа с температурой в миллионы градусов. Эти потоки несут колоссальную энергию, способную мгновенно разрушить практически любой материал. Вольфрам, известный своей тугоплавкостью, рассматривается как один из наиболее перспективных материалов для внутренней облицовки реактора. Однако даже вольфрам подвержен разрушению при воздействии потоков энергии порядка 1 кДж/см² в течение 10 мкс. 

Группа российских ученых из компании Smart Engines и МФТИ предложила новый способ квантования бинарных нейронных сетей. Им удалось добиться лучших результатов для обучения таких сетей. Работа опубликована в журнале Computer Optics 2024.

Ученые из МФТИ с коллегами совершили прорыв, разработав новый метод квантования на неопределенной базе, который решает эту проблему, обеспечивая стабильное обучение и высокое качество бинарных нейронных сетей даже при ограниченном количестве параметров. 

Российские ученые провели моделирование параметров вытянутой плазмы в токамаке, используя код SPIDER. Им удалось получить численную оценку вириальных отношений, описывающих связь равновесных характеристик тороидальной плазмы через интегральные величины, определяемые по данным внешних магнитных измерений. Ранее для них были получены аналитические оценки, а сейчас проверялась их точность. Работа опубликована в журнале Physics of Plasmas.

Термоядерный синтез является одной из самых многообещающих технологий для получения чистой и практически неистощимой энергии. Параметры плазмы бета (βp) и внутренней индуктивности (ℓi) являются ключевыми параметрами, которые характеризуют работу токамаков и определяют равновесие плазмы. Проблема разделения этих параметров возникла более 60-ти лет назад, когда В.Д. Шафранов (член-корреспондент АН СССР с 1981, академик РАН с 1997 года) в своих работах показал, что их комбинация естественно появляется в интегральных следствиях уравнений равновесия. С тех пор исследователи стремятся найти эффективные методы для их разделения, что является важной задачей для диагностики плазмы и теории.

 Ученые из МФТИ, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Курчатовского института провели три серии расчетов равновесия плазмы в токамаке: при низком, среднем и высоком давлении.

Коллектив ученых из МФТИ разработал компьютерную программу, которая позволяет получать изображения космических объектов на основе данных телескопов с высокой точностью. Для этого им потребовалось решить ряд задач компьютерного моделирования. Работа опубликована в Journal of Physics: Conference Series.

Космический мониторинг представляет собой систематический подход к наблюдению и отслеживанию объектов, находящихся в космосе. Сюда относятся как естественные тела — планеты, звезды, галактики, так и созданные человеком — спутники, ракеты и даже мусор, оставшийся после запуска космических аппаратов.

Авторы исследования решили сосредоточиться на процессах формирования изображений на фотодетекторах, исследуя, как именно эта информация может быть собрана в различных условиях наблюдений. Эти процессы включают в себя захват и интерпретацию визуальной информации о небесных телах. Чтобы воспроизвести эти наблюдения и создать изображения, учёные разработали математическую модель, учитывающую характеристики оптических устройств и специфические условия окружающей среды. 

Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН промоделировали двухфазное течение в пористых средах с использованием неоднородной сетевой модели. Их исследование поможет более эффективно добывать углеводороды и исследовать подземные пласты. Работа опубликована в журнале «Компьютерные исследования и моделирование».

Моделирование двухфазного течения в пористых средах — задача критически важная для нефтедобычи, гидрологии и многих других областей. 

Авторы предлагают новую модель, основанную на сетевом представлении пористой среды. Эта модель представляет собой двумерную сеть, где узлы соответствуют порам, а ребра — капиллярам различного радиуса. 

Группа российских ученых из МФТИ, МИФИ и Института ядерных исследований РАН достигла значительного прогресса в изучении квантовой запутанности, создав и успешно протестировав инновационную экспериментальную установку для измерения поляризационных корреляций фотонов, образующихся при аннигиляции электрон-позитронных пар. Результаты исследования опубликованы в журнале РАН «Приборы и техника эксперимента». 

Квантовая запутанность — это удивительное явление, когда две или более частиц связаны между собой таким образом, что их квантовые состояния оказываются скоррелированными, даже если эти частицы пространственно разделены. 

Аннигиляция электрон-позитронных пар в состоянии покоя является одним из классических источников запутанных фотонов, обладающих взаимно-перпендикулярной поляризацией. Но взаимодействие этих фотонов с веществом может привести к декогеренции — потере квантовой запутанности.

Разрешение противоречий в понимании комптоновского рассеяния запутанных и декогерентных фотонов является главной задачей недавнего исследования российский ученых. Некоторые теоретические работы ставили под сомнение результаты предыдущих экспериментов, утверждая об идентичности рассеяния в запутанном и декогерентном состояниях. Это противоречие требовало прямого экспериментального сравнения. 

Международная команда ученых совершила прорыв в области распределенного машинного обучения, разработав новые алгоритмы, значительно повышающие эффективность обучения моделей в федеративных сетях. Исследование, проведенное учеными из Университета имени Короля Абдуллы ( Саудовская Аравия), Московского физико-технического института (МФТИ), Университета Мила и Монреальского университета (Mila, Канада), Университета имени Мухаммеда бен Зайда по искусственному интеллекту (MBZUAI, ОАЭ) и Принстонского университета (США), представляет собой значительный шаг вперед в решении проблемы высокой вычислительной сложности обучения больших моделей в распределенных системах. Результаты опубликованы в материалах конференции NeurIPS 2024.

Исследователи из России вместе с их американским коллегой предложили новый, полностью децентрализованный алгоритм оптимизации. Этот алгоритм позволяет эффективно решать различные задачи, работая без центрального сервера и автоматически настраиваясь без предварительной настройки параметров. Результаты исследования опубликованы в материалах конференции NeurIPS 2024

Коллектив ученых из МФТИ, Университета искусственного интеллекта имени Мохаммеда бен Заида (Абу-Даби, ОАЭ), Иннополиса и Сколтеха исследовал задачу решения вариационных неравенств при неточной информации о производных. Им удалось предложить новый численный метод, а также теоретически и экспериментально показать его преимущества перед старыми методами. Работа опубликована в материалах конференции NeurIPS 2024.

В новой статье, представленной на конференции NeurIPS 2024, исследовано влияние неточности якобиана на методы второго порядка, а именно: доказана нижняя оценка сложности (граница быстрее которой методы с неточным якобианом не могут сходится), предложен оптимальный алгоритм и предложены варианты квази-ньютоновской аппроксимации якобиана. 

Исследователи из России представили новые оригинальные результаты исследования теплофизических свойств твердого и жидкого никеля вблизи точки плавления. Работа, опубликованная в журнале Journal of Applied Physics, посвящена использованию современных квантовых вычислительных методов и экспериментальных методик для понимания свойств этого металла.

Никель, с его высокой температурой плавления около 1728 К, обладает уникальными физическими свойствами, которые делают его важным объектом для исследования в области термодинамики и электроники. Однако традиционные методы измерения физико-химических свойств, таких как плотность, теплопроводность и электропроводность, сильно затруднены при высоких температурах, что побуждает ученых искать новые подходы.

Обычно в учебных курсах по нерелятивистской квантовой механике формализм для описания спинового углового момента сразу дается в готовом виде без каких‑либо удовлетворительных объяснений. Подходить к лекторам с вопросами об этом, как правило, тоже бесполезно — вразумительного ответа не получить, так как большинство физиков не знают ответа на этот вопрос. Вам будут говорить что угодно, но не точный ответ на вопрос.

В учебниках аналогично — в лучшем случае вам сначала расскажут что‑нибудь про свойства спиноров и про матрицы Паули, а потом будет разрыв в переходе к конечным формулам.

Я решил написать статью, которая закроет этот разрыв. Вдохновила меня на это другая статья на Хабре «О спинорах человеческим языком», в которой, к сожалению, этот переход к физике хотя и был начат, но тоже так и не был осуществлен. От этой статьи переход можно сделать быстро (поэтому рекомендуется начать с нее).

Группа российских ученых из МФТИ, Сколтеха и Научно-исследовательского центра искусственного интеллекта Университета Иннополис разработала революционный алгоритм для решения сложной задачи децентрализованной оптимизации. Результаты исследования опубликованы в материалах конференции NeurIPS 2024.

До сих пор в научной литературе отсутствовали оптимальные алгоритмы, а также теоретические оценки минимального количества коммуникаций и вычислений, необходимых для решения задачи децентрализованной оптимизации для негладких функций в динамических сетях.

Команда российских ученых, работающих в МФТИ, Иннополисе и Сколково, совершила научный прорыв в области генеративного моделирования — создании новых изображений, похожих на настоящие фотографии или рисунки. Они разработали новый метод, который значительно ускоряет и упрощает процесс генерации в теории и на практике. Их результаты опубликованы в материалах конференции NeurIPS 2024.

 В ранних моделях, основанных на сопоставлении потоков, «река» часто имела извилистые русла, а «путешествие» частиц было долгим и сложным. Это приводило к замедлению процесса генерации новых данных. Поэтому ученые искали способы сделать траектории потока максимально прямыми.

Существующие подходы к выпрямлению траекторий имели свои недостатки. Некоторые методы были итеративными, то есть многократно повторяли процесс улучшения «прямоты», накапливая при этом ошибки. Другие методы основывались на упрощенных приближениях, которые не гарантировали нужного результата.

Новый метод оптимального сопоставления потоков, представленный на конференции NeurIPS 2024, решает эти проблемы. 

Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ исследовали теоретическую модель, описывающую нелинейный отклик ферромагнитных частиц на внешнее переменное поле крайне высокой частоты. Им удалось обнаружить ряд интересных физических эффектов. Работа опубликована в журнале AIP Advances. 

Новое исследование, проведенное командой учёных, выявило интересные аспекты квантово-параэлектрического поведения тонких пленок SrTiO₃, допированных переходными металлами — марганцем (Mn), железом (Fe), никелем (Ni) и кобальтом (Co). Используя импульсное лазерное напыление, ученые смогли получить пленки толщиной 150 нанометров и проанализировать их свойства с использованием терагерцовой спектроскопии.

Ученые МФТИ с коллегами с помощью терагерцовой спектроскопии исследовали сегнетоэлектрические свойства пленок титаната стронция, обусловленные температурной динамикой низкочастотного полярного фонона (мягкой моды). Авторами показано, что тонкие пленки титаната стронция (SrTiO₃), допированные атомами переходных металлов, демонстрируют характерное для квантовых параэлектриков температурное поведение мягкой сегнетоэлектрической моды без признаков фазового перехода вплоть до низких температур (5 К). Работа опубликована в Journal of Alloys and Compounds.

На стыке науки и технологий современные исследования в области материаловедения открывают новые горизонты. Одним из уникальных материалов является титанат стронция. Этот перовскит отличается исключительно высокой диэлектрической проницаемостью при низких температурах, что делает его подходящим для создания конденсаторов, сенсоров и других устройств. Его уникальные свойства можно модифицировать, например, используя химическое допирование для изменения его структуры. 

Хочу рассказать о способах автоматизации части своей работы. Вчера я присутствовал на заседании научного клуба при МФТИ и выложил сегодня пост-релиз. Хотя я его выложил вечером, отправить его надо было утром, чтобы успеть согласовать все цитаты и правки, и выложить его хотя бы к вечеру на официальном сайте.

До появления современных средств автоматизации труда это потребовало бы бессонной ночи и заметных усилий. Сейчас же происходило следующим образом.

На самом заседании клуба я включил приложение «диктофон» на своем планшете, положил его на стол перед собой и делал ручкой пометки с тайм-кодами, кто говорит...

Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) сделали важный шаг в развитии нейроморфных систем, создав новую архитектуру нейронной сети на основе экситон-поляритонных конденсатов. Эта инновационная система показала впечатляющие результаты, превзойдя уже существующие поляритонные нейроморфные технологии. Результаты их работы опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

Экситон-поляритоны — квазичастицы, представляющие собой «жидкий свет», открывают новые перспективы для создания эффективных нейроморфных систем. Они возникают в результате взаимодействия фотонов и экситонов, сочетая в себе свойства света и вещества. Их уникальные характеристики позволяют создавать высокоскоростные нейроморфные системы, способные обрабатывать информацию с невероятной эффективностью. Впервые термин «поляритонный нейрон» был введен в исследовании группы А. В. Кавокина (МФТИ), посвященном плоским волноводным структурам, которые передают когерентность поляритонов на большие расстояния (2008 год). Они стали основой для разработки бинарных логических вентилей на полупроводниковых микрорезонаторах, что, в свою очередь, открыло путь к нейроморфным вычислениям.

Исследователи из России представили новую магнитооптическую структуру нуклотрона, которая может стать основой для экспериментов по измерению электрического дипольного момента дейтрона. Результаты работы опубликованы в журнале «Письма в ЭЧАЯ».

Измерение электрического дипольного момента легких ядер, таких как дейтрон и протон, представляет собой одну из важнейших задач в современной физике. Оно может дать ключ к пониманию асимметрии между материей и антиматерией, а также помочь в поиске новых физических явлений, выходящих за рамки стандартной модели. В последние десятилетия было предложено множество методов и подходов для его измерения, однако создание эффективной экспериментальной установки оставалось сложной задачей.