Учёные из нескольких ведущих научных учреждений (Oak Ridge National Laboratory, Purdue University и IBM), впервые применили квантовый компьютер для точного моделирования свойств магнитного материала KCuF3.

Квантовые симуляции проводились на процессоре IBM Quantum Heron, а экспериментальные данные были получены с помощью нейтронного рассеяния на источниках научно-исследовательского комплекса в Ок-Риджской национальной лаборатории (Spallation Neutron Source) и одной из национальных лабораторий Великобритании, Лаборатории Резерфорда — Эплтона (Rutherford Appleton Laboratory). Исследование стало важным шагом в реализации идеи Ричарда Фейнмана о применении квантовых систем для изучения квантовых материалов.

Материал KCuF3 был выбран из-за хорошо изученных свойств. Нейтронное рассеяние позволяет исследовать динамические и структурные характеристики системы, поскольку нейтроны слабо взаимодействуют с ней, не нарушая её состояния. Классические методы моделирования сталкиваются с трудностями при описании динамики большого числа запутанных спинов, что делает задачу крайне сложной.

Фото: IBM

Квантовые компьютеры, благодаря своей способности работать с квантовыми состояниями, открывают новые возможности для моделирования. В данном исследовании учёные использовали квантовые цепи для симуляции взаимодействий спинов в материале.

Ключевым достижением стало использование 50 кубитов с низким уровнем ошибок, что обеспечило высокую точность симуляции. Дополнительно применяли алгоритмы, устойчивые к шуму, а также классические вычислительные ресурсы для оптимизации глубины квантовых цепей. Такой подход соответствует концепции квантово-центричного суперкомпьютинга, объединяющего высокопроизводительные вычисления и квантовые ресурсы.

Результаты исследования показали, что квантовые компьютеры могут быть полезны для изучения не только спиновых гамильтонианов, но и более сложных моделей, связанных с квантовыми материалами. Это открывает перспективы для их применения при разработке новых материалов.

В будущем учёные планируют использовать квантовые симуляции для систем с более высокой размерностью и сложностью, чем KCuF3. Руководитель исследовательской группы Арнаб Банерджи выразил уверенность, что дальнейшие исследования создадут обратную связь между экспериментами и симуляциями, улучшат модели и ускорят разработку новых материалов.

Звёздные потоки — следы звёзд, оставленные карликовыми галактиками и шаровыми скоплениями, которые помогают астрономам изучать историю Млечного Пути и природу тёмной материи. До недавнего времени было известно менее 20 звёздных потоков, связанных с существующими шаровыми скоплениями. Однако команда учёных из Мичиганского университета под руководством Ингтяня Чэня обнаружила 87 новых кандидатов, что более чем в 4 раза увеличивает их количество.

Для поиска новых потоков Чэнь разработал алгоритм StarStream, основанный на физической модели формирования звёздных потоков. Этот алгоритм был применён к данным миссии Gaia Европейского космического агентства, которая с 2014 по 2025 год наблюдала миллиарды звёзд в нашей галактике. Хотя не все из 87 кандидатов могут быть подтверждены как звёздные потоки, они предоставляют ценные цели для будущих наблюдений.

На этом изображении 2002 года показан хорошо известный поток (выделен жёлтой стрелкой), оставленный шаровым скоплением Паломар 5 (выделен белым). Источник: Sloan Digital Sky Survey

Звёздные потоки формируются в результате приливного взаимодействия между меньшими звёздными группами, такими как шаровые скопления, и массивным Млечным Путём. Эти взаимодействия вытягивают звёзды из скоплений, оставляя за ними характерные следы. Формы и размеры потоков содержат информацию о гравитационном поле галактики и распределении тёмной материи.

Исследование поддержано NASA и станет основой для работы новых инструментов, таких как космический телескоп Nancy Grace Roman, обсерватория имени Веры Рубин и инструмент DESI. Эти проекты позволят более детально изучить кандидатов и подтвердить их статус звёздных потоков.

«Gaia уже устарела, но новые миссии предоставят более точные данные, которые улучшат наши результаты», — отметил Чэнь. Команда планирует адаптировать алгоритм StarStream для анализа данных будущих миссий, что упростит поиск новых потоков.

Исследование также подчёркивает важность систематического подхода к поиску звёздных потоков. Ранее они обнаруживались случайно, но использование физической модели позволило значительно увеличить их количество. Это открытие предоставляет новые возможности для изучения тёмной материи и эволюции нашей галактики.

Аксионы, гипотетические элементарные частицы, давно рассматриваются как возможный компонент тёмной материи. Группа исследователей из Института Периметра (Perimeter Institute, Канада), Университета Северной Каролины, Института Кавли (Kavli Institute, США) и Нью-Йоркского университета предложила новый подход к их поиску.

Аксионы были впервые предложены в 1970-х годах как решение проблемы CP-симметрии в сильном взаимодействии. Согласно теории, нарушение CP-симметрии должно приводить к наличию электрического дипольного момента у нейтрона, но эксперименты не подтвердили его существование. Это расхождение указывает на необходимость новой физики, и аксионы остаются одной из наиболее обоснованных гипотез.

В новом исследовании учёные предлагают использовать пьезоэлектрические материалы для генерации и регистрации аксионов. Эти кристаллы создают электрическое поле при деформации, что усиливает взаимодействие аксионов с веществом. Эксперимент основан на методе ядерного магнитного резонанса, позволяющем измерять малейшие изменения ориентации ядерных спинов.

Иллюстрация: Nano Banana

Пьезоэлектрический кристалл будет приводиться в колебание с резонансной частотой ядерных спинов, что усилит сигнал, вызываемый аксионами. Для защиты от внешних магнитных полей будет задействован мощный магнитный экран. Слабое магнитное поле, создаваемое аксионами, предлагается регистрировать с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного устройства (SQUID).

Этот метод позволит значительно усилить «производство» аксионного сигнала в лаборатории, повышая чувствительность эксперимента до 10 миллионов раз по сравнению с предыдущими подходами.

Учёные подчёркивают, что предложенный метод дополняет существующие стратегии поиска аксионов и может быть реализован с использованием уже доступных технологий. Один из авторов, Эндрю Гераси (Andrew Geraci) из Северо?Западного университета (Northwestern University, США), планирует адаптировать свою установку Ariadne для проведения подобного эксперимента с пьезоэлектрическими материалами.

Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) с помощью Большого адронного коллайдера (LHC) обнаружила новые свойства ядерной материи. Вместо привычных прямых столкновений частиц учёные изучали редкие события, когда частицы лишь касаются друг друга. Эти «почти столкновения» приводят к фотоядерным реакциям — воздействию фотонов на ядра, которое позволяет получить уникальные сведения о сильном взаимодействии.

В экспериментах наблюдались выбросы субатомных частиц, включая D0-мезоны, содержащие

Визуализация: CMS Collaboration

Исследователи сначала смоделировали, как выглядят фотоядерные взаимодействия, а затем разработали алгоритм для их обнаружения в реальном времени. Это позволило выделить сотни редких событий из десятков миллиардов столкновений. На основе этих данных были рассчитаны плотность глюонов и сила их взаимодействия в ядре.

Результаты открывают новые возможности для изучения структуры ядерной материи. Учёные планируют повысить точность измерений, чтобы глубже понять распределение кварков и глюонов внутри ядра. Это имеет фундаментальное значение, так как сильное взаимодействие лежит в основе всех наблюдаемых явлений в природе.

«Глюоны — это сила, которая удерживает Вселенную вместе. Теперь у нас есть способ проверить существующие теории о сильном взаимодействии», — отметил ведущий автор исследования Жан Микель Инноченти (Gian Michele Innocenti).

Исследователи из Стокгольмского университета с помощью рентгеновских лазеров обнаружили критическую точку в переохлаждённой воде при температуре около −63?°C и давлении 1000 атмосфер. Это открытие помогает объяснить необычные свойства воды, которые отличают её от большинства других жидкостей.

Вода обладает уникальными свойствами: её плотность, теплоёмкость, вязкость и способность к сжатию ведут себя иначе, чем у обычных жидкостей. Например, вода достигает максимальной плотности при 4?°C, а при дальнейшем охлаждении начинает расширяться. Эти аномалии долгое время оставались загадкой для учёных.

С помощью ультракоротких рентгеновских импульсов исследователи смогли наблюдать переход воды между двумя жидкими фазами до её замерзания. Профессор химической физики Андерс Нильссон отметил, что существование критической точки объясняет многие необычные свойства воды: на этом этапе она колеблется между двумя фазами, что приводит к нестабильности и флуктуациям.

Иллюстрация: POSTECH University, South Korea

Вода может существовать в двух макроскопических жидких фазах, различающихся типами межмолекулярных связей. При повышении температуры или снижении давления различия между фазами исчезают, остаётся единая фаза. Это состояние нестабильно и влияет на свойства воды даже при обычных условиях.

Исследование также показало, что динамика системы замедляется при приближении к критической точке, создавая эффект, который исследователи сравнивают с «чёрной дырой» для молекул. Работа открывает новые возможности для изучения воды и её влиянии на природные процессы.

Учёные подчёркивают, что вода остаётся единственной сверхкритической жидкостью при обычных условиях, где возможна жизнь, что может быть ключом к пониманию её уникальной роли в биологических, химических и климатических процессах.

С помощью космического телескопа NASA SPHEREx астрономы изучили остатки взрыва Новой Персея 1901 года (GK Персея) и обнаружили протяжённую оболочку молекулярного водорода, которая может соответствовать крупной планетарной туманности.

Новая Персея 1901 года стала первой яркой классической новой XX века. Её остаток имеет сложную морфологию: он состоит примерно из тысячи кометоподобных структур и простирается на радиус около одной угловой минуты. Ранее его описывали либо как толстую сферическую оболочку, либо как структуру с полярными конусами.

Новые наблюдения, выполненные под руководством Дипанкара Банерджи из Лаборатории физических исследований (Physical Research Laboratory, Индия), позволили уточнить структуру системы. Телескоп SPHEREx получил 114 спектрофотометрических изображения GK Персея, в 30 из которых выявлены эмиссионные линии, связанные с молекулярным водородом.

Изображения GK Персея, полученные телескопом SPHEREx, показывают распределение молекулярного водорода в различных линиях излучения. Изображение A демонстрирует основную линию молекулярного водорода, B и C — комбинации линий, позволяющие видеть более слабые структуры, а D показывает горячие молекулы водорода в дальнем инфракрасном диапазоне. Эти данные помогают визуализировать форму и размер окружающей водородной оболочки. Источник: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.12991

Обнаруженная оболочка имеет размеры примерно 18 × 10 угловых минут и пространственно совпадает с ранее известной Hα-туманностью (излучением ионизованного водорода), окружающей новую. Масса оболочки оценивается в диапазоне 0,28–0,38 массы Солнца, что соответствует типичным значениям для планетарных туманностей (0,1–1,0 массы Солнца).

При этом интерпретация остаётся неоднозначной. Для формирования устойчивой биполярной структуры обычно требуется плотное экваториальное сужение — например, в виде тора, — однако такие элементы на данных SPHEREx не обнаружены. Авторы также допускают, что туманность могла существовать ещё до вспышки 1901 года, а сама вспышка лишь ионизовала газ. В настоящее время система может находиться в фазе рекомбинации (повторного захвата электронов атомами).

Для уточнения природы объекта необходимы дополнительные наблюдения. В частности, планируется провести пространственно-кинематический анализ (изучение структуры и скоростей газа), который позволит подтвердить, является ли оболочка планетарной туманностью и как она связана с историческим взрывом.

Группа космологов из Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences) под руководством Юнь Чэня (Yun Chen) предложила математический подход для одновременного анализа свойств тёмной энергии и напряжения Хаббла (расхождения в измерениях скорости расширения Вселенной).

Стандартная космологическая модель ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) описывает Вселенную с использованием космологической постоянной, холодной тёмной материи и обычной материи. Однако современные наблюдения, включая данные спектроскопического проекта DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), указывают на возможные отклонения от её предсказаний. Одной из ключевых «проблем» остаётся напряжение Хаббла — различие между значениями постоянной Хаббла, полученными по данным ранней Вселенной и по наблюдениям более поздних эпох.

Иллюстрация: Nano Banana

Авторы работы исходят из предположения, что это расхождение связано с различной чувствительностью методов наблюдений к разным этапам эволюции Вселенной. Так, реликтовое излучение (космическое микроволновое фоновое излучение) отражает условия ранней Вселенной, тогда как наблюдения сверхновых типа Ia («стандартные свечи», используемые для измерения космических расстояний) описывают более поздние стадии. Вместо объединения всех данных в единую модель исследователи использовали подход, при котором каждый метод формирует независимые ограничения на параметры космологической модели.

Анализ показал, что напряжение Хаббла сохраняется во всех рассмотренных моделях, включая ΛCDM. Ни одна из альтернативных моделей не продемонстрировала статистически значимого преимущества. При этом результаты указывают на возможную эволюцию параметров тёмной энергии со временем, что выходит за рамки стандартного предположения о её постоянстве.

Кроме того, получены указания на возможное взаимодействие тёмной материи и тёмной энергии. В стандартной модели эти компоненты считаются независимыми, поэтому подобные результаты требуют дополнительной проверки и уточнения.

Авторы подчёркивают, что дальнейший прогресс в решении этих вопросов связан с новыми наблюдениями, повышением точности измерений и развитием теоретических моделей. Это позволит уточнить параметры космологической модели и приблизиться к пониманию механизмов ускоренного расширения Вселенной.

Группа исследователей из Университета Хиросимы (Hiroshima University) под руководством профессора Хольгера Хофмана (Holger Hofmann) разработала метод, позволяющий измерять распределение фотонов по пространству без нарушения их волнового пути.

Фотоны — квантовые частицы света — демонстрируют двойственную природу: они ведут себя как волны, но при измерении фиксируются в одном месте. Традиционные интерпретации квантовой механики предполагают, что частица находится в состоянии суперпозиции, однако не объясняют её физическое положение до момента наблюдения.

В эксперименте использовался двухлучевой интерферометр с модифицированным методом «слабых измерений». На одном пути фотону придавали небольшой положительный угол вращения, а на другом — отрицательный. Среднее значение угла оставалось равным нулю, но анализ квантовых скачков в ортогональные поляризации позволил определить распределение фотонов между путями.

Анимация: Kling

Результаты показали, что физическое присутствие фотона делокализовано: он одновременно «присутствует» на двух траекториях до момента измерения. Это экспериментально подтверждает концепцию делокализации частиц, ранее рассматриваемую только теоретически.

Открытие имеет практическое значение для высокоточных сенсоров, таких как GPS, атомные часы и космические системы связи. В квантовом мире суперпозиция позволяет повысить чувствительность фазовых измерений и создавать новые возможности для квантовых технологий.

Кроме того, результаты эксперимента ставят вопросы о природе реальности: если на микроскопическом уровне объекты существуют в распределённых состояниях до измерения, то это меняет представление о фиксированной и независимой от наблюдателя реальности. На макроуровне объекты кажутся стабильными благодаря постоянным взаимодействиям с окружающей средой, тогда как квантовый мир подчиняется принципу неопределённости.

Microsoft объявила о начале строительства двух новых зданий для дата-центра в Абилине (штат Техас), после того как OpenAI отказалась от дальнейшего расширения своего проекта. Этот шаг сделает компании соседями на одной из крупнейших площадок для работы с искусственным интеллектом в США.

Проект реализуется совместно с разработчиком дата-центров Crusoe, который уже завершил строительство двух зданий для OpenAI и Oracle. В рамках нового этапа Microsoft планирует возвести два дополнительных здания и электростанцию мощностью 900 мегаватт. Это превысит мощность существующей газовой электростанции OpenAI и Oracle, которая составляет 350 мегаватт.

Meta* инвестирует $27 млрд на крупнейший дата-центр, финансируя строительство газовых и возобновляемых электростанций

Новые здания Microsoft увеличат общее количество дата-центров на площадке до десяти, обеспечивая 2,1 гигаватта вычислительной мощности. Первоначально проект был задуман как центр для майнинга криптовалюты, но после успеха ChatGPT его переориентировали на искусственный интеллект.

Генеральный директор Crusoe Чейз Лохмиллер отметил, что новый проект станет основой для индустрии ИИ в США. Однако рост таких центров вызывает вопросы о влиянии на окружающую среду. Несмотря на использование возобновляемых источников энергии, значительная часть мощности обеспечивается за счёт сжигания газа, что увеличивает выбросы парниковых газов.

Группа учёных из Великобритании и Франции под руководством Питера Рида из Оксфордского университета (University of Oxford) провела лабораторный эксперимент, позволивший воспроизвести ключевые процессы переноса энергии в атмосфере Земли.

Атмосферные потоки охватывают широкий диапазон масштабов — от струйных течений протяжённостью тысячи километров до мелких вихрей. Их взаимодействие описывается через каскады энергии и углового момента (характеристика вращательного движения), которые определяют перераспределение энергии в турбулентной среде.

Ранее наблюдения атмосферы и теоретические модели давали различающиеся результаты для этих каскадов. Для проверки физических механизмов учёные создали установку, имитирующую условия планетарной атмосферы. Она представляет собой вращающийся цилиндр, заполненный смесью воды и глицерина, с заданной разницей температур между внутренней и внешней стенками, что воспроизводит температурный градиент от экватора к полюсам.

Источник: Shan-Shan Ding et al.

Движение жидкости отслеживалось с помощью частиц-трассеров, что позволило измерить распределение энергии и углового момента на разных масштабах. Анализ показал, что на больших масштабах энергия быстро уменьшается при переходе к более мелким структурам, тогда как на малых масштабах остаётся почти постоянной. Такая зависимость согласуется с атмосферными наблюдениями.

Эксперимент выявил различное направление каскадов: энергия переносится от малых вихрей к крупным потокам, тогда как угловой момент — в противоположном направлении. Это объясняет особенности спектра энергии в атмосфере и его поведение на больших масштабах. Интенсивность этих процессов возрастает с увеличением скорости вращения системы и температурной разницы.

Дополнительно установлена зависимость характеристик каскадов от вертикального температурного градиента. Этот параметр обычно не учитывается в атмосферных моделях, что может быть одной из причин расхождений с наблюдениями.

Полученные результаты уточняют физические механизмы турбулентности и могут быть использованы для улучшения климатических моделей. Более точное описание переноса энергии в атмосфере необходимо для прогнозирования её поведения, включая изменения в условиях глобального потепления.