Новости науки. Ученые смогли удержать атомы рубидия-87 в ловушке более 4 секунд

Дарья Быкова проводит эксперимент в лаборатории Института спектроскопии РАН. Фото из архива Дарьи Быковой

Ансамбль парализованных атомов

Квантовые сенсоры – устройства, которые используют эффекты квантовой механики для изучения материи. С их помощью стало возможно улавливать мельчайшие изменения в гравитационных и магнитных полях, а также с высокой точностью измерять ускорение и вращение Земли. Это направление современной прикладной физики способно изменить представления о точности измерений физических величин.

Но атомы нельзя просто поместить в сенсор и успокоить, они не останутся там из-за теплового движения. Чтобы удерживать атомы в определенной области, ученые замедляют их, охлаждая в несколько этапов. Первый из них – охлаждение и захват атомов в магнито-оптические ловушки (МОЛ). Такие ловушки создают с помощью лазерных и магнитных полей. Для создания распределений магнитных полей в компактных устройствах понадобится атомный чип.

Физики из Института спектроскопии РАН и Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» смогли удержать атомы рубидия-87 в ловушке более 4 секунд. Использование их метода удержания позволяет повысить точность квантовых сенсоров. Эти устройства используют для исследований темной материи, улучшения навигационных систем и поиска полезных ископаемых. Результаты исследования опубликованы в «Письмах в Журнал экспериментальной и теоретической физики».

Первичное охлаждение до температуры порядка сотни микрокельвинов значительно замедляет тепловое движение атомов, что помогает удерживать их в выбранной области пространства. Снижение температуры обеспечивают лазерным излучением: воздействие луча лазера заставляет атомы терять кинетическую энергию и двигаться медленнее. Вместе лазерное излучение и магнитное поле удерживают атомы на месте достаточно долго для проведения экспериментов, то есть формируют ловушку, из которой атомам непросто выбраться. На следующей стадии, уже без лазерного поля, атомы охлаждают до температуры около сотни нанокельвинов, то есть еще в тысячу раз.

«Можно сказать, что мы «толкаем» атомы лазерным излучением к центру ловушки. Они оказываются в ней заперты магнитным полем и постоянным давлением света», – поясняет Дарья Быкова, преподаватель факультета физики, аспирантка НИУ ВШЭ.

В отделе лазерной спектроскопии Института спектроскопии РАН студенты и аспиранты НИУ ВШЭ сформировали ловушки с применением технологии атомного чипа. В этой конфигурации они смогли удержать атомы в нужной области на продолжительное для квантовых технологий время – на 4 секунды.

«Мы нашли оптимальные условия загрузки в МОЛ и удержали достаточное для стабильной работы количество атомов в ловушке – 4,9×107. Время жизни ансамбля – 4,1 секунды, этого хватит, чтобы провести следующие стадии более глубокого охлаждения и создать прототип квантового сенсора», – подчеркивает Антон Афанасьев, доцент базовой кафедры квантовой оптики и нанофотоники Института спектроскопии РАН факультета физики НИУ ВШЭ, старший научный сотрудник Института спектроскопии РАН.

По информации Пресс-службы НИУ ВШЭ

Бразильский хай-тек

Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ изучил принятую в Бразилии в 2024 году программу по укреплению высокотехнологичного производства в ключевых отраслях национальной экономики. Срок реализации программы – 2024–2026 годы (с возможностью продления до 2033 года).

Главными получателями поддержки в рамках программы выступают бразильские компании, ведущие исследования и разработки (ИР) в шести ключевых отраслях: сельское хозяйство, здравоохранение, транспортная промышленность, цифровое производство, зеленая энергетика и оборона. Вводимые меры призваны увеличить объемы их выручки за счет внедрения передовых технологий на 92 млрд реалов (1,3 трлн руб.) ежегодно.

Первый блок мер поддержки предусматривает выделение 61 млрд реалов (0,9 трлн руб.), из которых две трети будут выдаваться в форме льготных кредитов, остальные – в виде грантов для компенсации затрат бизнеса на ИР (до 2026 года планируется выделить более 2 тыс. грантов, средний размер составит 9,9 млн реалов (138,6 млн руб.).

Второй блок мер нацелен на совершенствование действующих отраслевых инициатив, реализуемых 19 министерствами и государственными агентствами и направленных на поддержку предложения и стимулирование спроса на технологии и инновации в Бразилии.

В дополнение к мере по сокращению налоговой базы по налогу на прибыль на сумму до 60% затрат на ИР (действует с 2007 года для всех компаний; правительство считает ее основным драйвером корпоративной науки), для бразильских производителей электромобилей, полупроводников и солнечных панелей вводятся пониженные пошлины на ввоз оборудования для их производства, одновременно планируется поэтапное повышение пошлин на импорт готовой продукции (до 35% к 2026 году).

Министерство науки и технологий для усиления производства электромобилей выделяет 19,3 млрд реалов (270,2 млрд руб.) на льготные кредиты под 4% годовых сроком до 10 лет. Министерство здравоохранения субсидирует до 100% затрат на НИОКР в сфере лекарств и медоборудования, приобретаемых для государственных нужд.

«Если ранее правительство Бразилии ориентировалось на стимулирование ограниченного числа технологических направлений (создание биотоплива, оборонных и аэрокосмических технологий), то сейчас круг приоритетных секторов расширился», – отмечает Михаил Гершман, директор Центра научно-технической, инновационной и информационной политики ИСИЭЗ НИУ ВШЭ.

По информации ИСИЭЗ