Физика

Сколько времени занимает сложение двух лучей света? Почти никакого: интерференция рождает результат сразу, пока лучи проходят через чип. В этой статье — без мистики и рекламных лозунгов — разберём, как свет выполняет линейную алгебру, из каких модулей собирают фотонные процессоры и где они уже уместны в реальных задачах. К концу чтения у вас будет ясная картинка тракта «источник → модулятор → оптическая решётка → детекторы» и чек-лист для первого PoC.

ИИ проектирует новые экспериментальные установки, превосходящие разработки физиков, хотя людям все ещё приходится за ним присматривать.

Тысячи лучших физиков мира на протяжении 40 лет доводили до совершенства гравитационно-волновой детектор LIGO — вершину человеческой инженерной мысли. Когда они попросили искусственный интеллект найти способ улучшить их детище, ИИ предложил нечто, что учёные назвали «инопланетным хаосом» — асимметричную и неинтуитивную конструкцию, которую любой эксперт счёл бы абсурдной. Но симуляции показали: эта странная схема работает, потенциально делая самый точный прибор на планете на 10-15 % чувствительнее. Как машине удалось превзойти десятилетия коллективной человеческой работы и что это говорит о будущем научных открытий?

Привет всем любителям схемотехники и программирования микроконтроллеров!
Мы начинаем цикл статей о работе с отечественным микроконтроллером К1946ВК035 — тем самым, который всё чаще мелькает в разговорах про импортозамещение, но пока ещё редко встречается «вживую» в рабочих проектах.

И начать мы решили с испытания на прочность: портирования популярной open-source прошивки AM32 для управления бесколлекторными двигателями. Здесь не обойдёшься простым «собрал и прошил» — все подробности и ещё много интересного ждут вас в этой статье.

Международный коллектив ученых предложил и изучил новые способы применения поляритонов в технологиях второй квантовой революции. Обзор и исследование перспектив технологий опубликованы в журнале Nature Reviews Physics.

8 июля 2024 года профессор Кавокин во время празднования 130-летия Петра Капицы, состоявшегося на территории Физтеха (МФТИ), дал интервью корреспонденту агентства ТАСС, во время которого, в частности, сказал, что «недавно его работу приняли для публикации в Nature Physics, но для этого пришлось убрать аффилиацию МФТИ и воспользоваться тем, что в тот момент у меня еще была «китайская» аффилиация». Эти его слова вызвали бурную реакцию в российских СМИ и в блогосфере. Кто-то поспешил обратить внимание на то, что санкции распространяются и туда, куда они, по идее, не должны распространяться. Другие наблюдатели высказывались за то, что не стоит тогда публиковаться в том месте, в котором редакторы не оставляют возможности ученому указать его подлинную аффилиацию. Здесь изложено содержание этой статьи, которое интересно само по себе.

Задайте разным людям вопрос о концепции Мультивселенной, и вы, скорее всего, получите самые разные ответы. Некоторые посмотрят на эту идею как на надежду на то, что где-то существует лучшая версия вас — человек, сделавший более смелый выбор, добившийся лучшего результата или избежавший критической ошибки на каком-то этапе жизненного пути. Может быть, где-то там, в Мультивселенной, есть версия вас с лучшей жизнью, более толстым кошельком, лучшей работой и карьерой, или версия, которая не страдала от больших потерь, болезней или неудач, с которыми вам пришлось столкнуться. С другой стороны, возможно, существуют версии вас, которые страдали гораздо сильнее, чем вы, включая версии, в которых вы не дожили до сегодняшнего дня. Мультивселенная, по крайней мере в том виде, в каком о ней думает большинство людей, полна наших надежд и страхов.

Наше время — это эпоха Meta, Amazon, Apple и Google, мир, где сотни стартапов ежедневно меняют правила нашей повседневной жизни. Их успех стал возможным благодаря инновационному подходу к разработке технологических продуктов. Его главные особенности—тщательный анализ рынка, фокус на инновациях, привлечение финансирования через венчурные фонды, и участие сотрудников в будущих прибылях. 

Принято считать что первые хайтековские компании построенные на новых принципах появились в Кремниевой долине в 1960-х годах. Но что, если эти принципы были впервые опробованы намного раньше? Что, если настоящий пионер хайтека жил в Европе, в небольшом немецком городе Йена? Именно там в 50-х годах XIX века механик Карл Цейс создал свои первые стартапы.

Сотрудники Института космических исследований РАН и МФТИ провели численное моделирование образования пылевых облаков в атмосфере Марса. Работа опубликована в Solar System Research. 

В конце 1990-х — начале 2000-х годов все больше внимания стали уделять исследованиям и описанию пылевой плазмы в ионосферах планет. Это связано, во-первых, с тем, что к этому времени было изобретено достаточное количество методов описания пылевой плазмы и стало возможным применить разработанный подход к изучению природных плазменно-пылевых систем. Во-вторых, результаты, полученные в области природной комплексной плазмы, могут быть полезны для исследований в физике атмосферы, экологии и геофизике. Наконец, в-третьих, изучение ионосферной плазмы, естественно, началось с Земли, и в случае Земли нельзя исключить наличия связи между плазменно-пылевыми процессами ионосферы с одной стороны и с различными видами изменения климата, например процессами глобального потепления, с другой. 

За последние два десятилетия также значительно возрос интерес к исследованию Марса. По результатам миссии Mars Express с использованием инфракрасного спектрометра SPICAM было доказано наличие на Марсе на высотах около 100 км пылевых облаков с характерным размером пылевых частиц порядка 100 нм. Эти облака, по-видимому, состоят из частиц сухого льда и образуются в результате конденсации пересыщенного углекислого газа в марсианской мезосфере. 

Ученые из Совместного университета МГУ-ППИ в Шэньчжэне, МФТИ и их иностранные коллеги создали новый вид магнитной керамики и провели его экспериментальное исследование. Обнаруженные ими свойства оказались весьма привлекательными для нужд терагерцовой электроники — в системах связи, медицине, безопасности, для создания новых измерительных приборов, в астрофизике и для элементов компьютерной памяти. Работа опубликована в журнале Materials Horizons. 

Волны-убийцы уже несколько десятилетий привлекают внимание как мореплавателей, так и учёных. Это одиночные гигантские волны, которые внезапно появляются в открытом океане.

Эти загадочные гиганты недолговечны, обычно они существуют менее минуты, а затем исчезают. Их высота может достигать 20 метров и более, и зачастую они более чем в два раза превышают высоту окружающих волн. Когда-то они были морским мифом, но теперь волны-убийцы наблюдаются по всему миру. Поскольку они такие высокие и мощные, они могут представлять опасность для судов и морских сооружений.

Думаю, постоянные читатели современного научпоп-контента уже привыкли к бурной популяризации квантовой физики и конкретных квантовых явлений. Сейчас эта мода переживает очередной всплеск, так как 2025 год по формальным признакам можно считать столетним юбилеем квантовой механики как науки. При этом зачастую акцент делается на парадоксальности и даже непостижимости квантовых явлений. Никак не складывается теория квантовой гравитации, сложно интерпретировать причинно-следственные связи и отложенный выбор в экспериментах с квантовым ластиком, и даже эффект наблюдателя и его роль при схлопывании волновых функций оставляют больше вопросов, чем дают ответов.

Тем интереснее поговорить с вами об одном квантовом феномене, который удивительно напоминает сразу два макроскопических процесса: пожар или лавину. Он заключается в спонтанном синхронном обращении спина, распространяющемся как каскад в намагниченном материале. Наблюдается при сверхнизких температурах в ферромагнетиках, сверхпроводниках, а также в экзотических разупорядоченных средах, например, в спиновых льдах. 

36 лет назад два химика заявили о ядерном синтезе в стеклянной колбе и стали посмешищем. Сегодня Министерство энергетики США выделяет миллионы на изучение того же явления, Toyota строит экспериментальные установки, а физики-теоретики предлагают объяснение через ультрамедленные нейтроны и квантовые эффекты на поверхности металлов.

Разбираемся, как теория Видома-Ларсена пытается объяснить "невозможное" без нарушения законов физики, почему японцы получают воспроизводимые результаты, и стоит ли ждать энергетической революции. Честный разбор с формулами, экспериментами и здоровым скептицизмом.

Ученые из МФТИ и Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского предложили модель для квантовой теории поля, которая решает проблему вычисления энергии вакуума. Она открывает огромное поле для новых теоретических исследований и может претендовать на решение множество других важных проблем, в том числе связанных с построением истинной квантовой теории гравитации. Работа была опубликована в p-Adic Numbers, Ultrametric Analysis and Applications. 

В 1964 году астрономы открыли первую чёрную дыру. Она называется Cygnus X-1, и доказательства её существования были обнаружены рентгеновскими детекторами на суборбитальной зондирующей ракете. Cygnus X-1 находится на расстоянии около 7 300 световых лет от нас и имеет массу около 21 солнечных. С тех пор астрономы открывали все более массивные чёрные дыры, в том числе сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) в центре крупных галактик, таких как наша.

Теперь астрономы обнаружили самую массивную чёрную дыру из когда-либо наблюдавшихся. Об этом открытии сообщается в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование называется «Раскрытие чёрной дыры массой 36 миллиардов солнечных масс в центре гравитационной линзы Космической подковы», а его ведущим автором является кандидат наук Карлос Мело из Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул в Бразилии.

На протяжении полувека цивилизация жила под знаком одного элемента — кремния. Его способность быть то проводником, то изолятором легла в основу транзистора, а технология фотолитографии позволила «печатать» миллиарды таких транзисторов на плоских пластинах. Мир стал цифровым, быстрым и взаимосвязанным. Но у любой, даже самой успешной технологии, есть предел. И мы вплотную к нему подошли.

Закон Мура, предсказывавший удвоение числа транзисторов на кристалле каждые два года, начинает давать сбои. Но их производительность уже не растет, поскольку сталкиваются, прежде всего, с фундаментальными физическими ограничениями. Уменьшать размеры транзисторов до бесконечности нельзя — мы упираемся в масштаб отдельных атомов.

Именно в этот момент на сцену выходят посткремниевые технологии, и в частности, сенсоры нового поколения. Их главная идея звучит парадоксально: если кремниевая электроника была плоской по необходимости (ведь печатать схемы удобно именно на плоскости), то новая электроника становится плоской по своим внутренним принципам. Она начинает использовать удивительные и уникальные законы физики и химии, которые действуют только на двумерных, атомарно-тонких поверхностях.

Как фундаментальные физические ограничения спасают Вселенную от хаоса и делают её познаваемой?
Мы привыкли думать, что сложность мира делает его принципиально непредсказуемым. Но если это так, как вообще возможна наука, описывающая мир и делающая предсказания о его поведении? Но что, если фундаментальные ограничения нашей Вселенной не просто физические константы, а необходимое условие её существования? Они не только делают вселенную устойчивой, но позволяют нам понять её законы.

Эта статья показывает без этих "ограничений" Вселенная столкнулась бы с теоретической невычислимостью. Бесконечная скорость распространения информации и непрерывное пространство привели бы к бесконечному объему данных, необходимых для расчета даже одного шага эволюции системы. Причинно-следственные связи рухнули бы, сделав мир абсолютно непознаваемым и неустойчивым. Познаваемость Вселенной через законы физики и математические модели — не удача, а необходимость, вытекающая из её устройства. "Необоснованная эффективность математики" имеет под собой физическое обоснование.

Ученые из МФТИ и Университета Сучжоу (Китай) провели исследование нелинейности и квантовых эффектов наночастиц, обернутых в графен, при воздействии на них импульсами высокочастотного лазера большой интенсивности. Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Она открывает новые возможности для управления сверхкороткими импульсами для нанофотоники.

Привет, Хабр. В годы моей юности мне попалась марсианская сага Эдгара Берроуза о Джоне Картере, а именно книга с тремя первыми повестями — «Принцесса Марса», «Боги Марса» и «Повелитель Марса». Обойдёмся без излишних спойлеров; оговорюсь лишь, что первая часть этого эпического сюжета была экранизирована в 2012 году, провалилась в прокате и была незаслуженно забыта. Удивительный марсианский мир Барсум был создан Берроузом в те времена, когда фэнтези ещё не отделилось от научной фантастики, и сам Барсум даст фору любым «Dungeons & Dragons» по разнообразию и сюрреалистичности населяющих его существ. Среди наиболее жутких насельников берроузовского Марса особого внимания заслуживают голубоватые «растительные люди» (plant men) с хищническо‑вампирским метаболизмом. Вспомнив о них в затянувшуюся питерскую зиму, я придумал пару новых тем для Хабра, и одну из них, о практической невозможности накатить фотосинтез на человеческий метаболизм, поручил исследовать в качестве гостевого поста уважаемой Анастасии Лазукиной @anastasiamrr, которая не первый год трудится автором в корпоративном блоге FirstVDS, а также иногда разнообразит своими работами мой блог. Под катом много картинок

Коллектив российских ученых провел теоретическое исследование экситонных поляритонов в квантовых оптических микрорезонаторах. Работа открывает новые возможности для манипулирования квантовыми оптическими средами в оптоэлектронике. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Research. 

Для создания определенных устройств требуются определенные материалы, выбор которых зависит от их физических и химических свойств. Однако с развитием науки и технологий многие «классические» материалы оказались не столь эффективными, а потому появилась необходимость в поиске альтернатив. И порой такие альтернативы находятся в самых неожиданных местах. Ученые из Штутгартского университета (Штутгарт, Германия) разработали новую систему муаровых сверхрешеток нанометрового масштаба, используя ДНК и их способность к самоорганизации. Как именно была создана эта структура, как себя проявляют ДНК в ней, и где может использоваться данная разработка? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Ученые из МФТИ разработали новую метрику, описывающую различие между реальным (зашумленным) и идеальным (чисто теоретическим) квантовыми процессами. Она позволяет достаточно просто определить меру отклонения от идеальности происходящего процесса, а также сделать строгую оценку ошибки в получаемом в конце процесса результате, например в случае квантовых вычислений. Работа опубликована в журнале «Труды МИАН».