Природа в очередной раз подсказала путь к открытию. Учёные из Кентского университета в Кентербери, Англия, использовали белок под названием талин для создания нового амортизирующего материала, способного без разрушения останавливать летящие со сверхзвуковой скоростью снаряды. Такой материал найдёт применение в бронежилетах, на транспорте, а также в авиации и космонавтике. И носимой электронике такая защита тоже не помешала бы.

Источник изображения: Wikimedia / Nathan Boor & Kurt Groover of Aimed Research

В составе живых клеток белок талин служит «естественным амортизатором». Его структура на молекулярном уровне демонстрирует способность разворачиваться при растяжении после ударного воздействия и после рассеяния ударной энергии снова сворачиваться в первоначальную форму. Иными словами, белок в целом не разрушается и может многократно выполнять задачу амортизатора, чего не скажешь об обычных материалах, используемых, например, в бронежилетах.

На основе талина британские учёные создали амортизирующий материал TSAM (Talin Shock Absorbing Material). Для этого к нему добавили другие ингредиенты и провели полимеризацию. Процесс сохранил основные амортизирующие свойства талина. Для проверки этого материал TSAM подвергся бомбардировке базальтовыми частицами размером около 60 мкм — это чуть меньше диаметра человеческого волоса, а затем по нему на скорости 1500 м/с ударили частицами большего размера из алюминия. Во всех случаях удар был полностью поглощён, а сами частицы в процессе не были разрушены.

Серия проведённых экспериментов лишь показала потенциал разработки, поэтому говорить об остановке пушечного снаряда пока преждевременно. Тем не менее, надежда на появление нового амортизирующего материала есть, и она вдохновит не только военных, но также космонавтов и даже нас с вами, которым неубиваемость смартфонов важна не просто в виде шутки о «бессмертной» Nokia, но очень пригодилась бы в повседневной жизни.

Британский стартап Quantum Motion показал квантовый чип с 1024 кубитами, для производства которого прекрасно подошли современные техпроцессы и линии для выпуска полупроводников. Чип изготовлен на обычной 300-мм пластине на линиях неназванной компании. Предложенное решение обещает беспрецедентное масштабирование кубитов и простоту управления ими, хотя разработчики честно сообщают, что до появления универсальных квантовых компьютеров может пройти до 20 лет.

Квантовый чип Bloomsbury (нажмите для увеличения). Источник изображения: theregister.com

Компания Quantum Motion занимается направлением так называемых спиновых кубитов. Здесь производство кремниевых чипов подходит максимально хорошо. На подложке создаются ловушки для одиночных электронов, спины которых определяют квантовые состояния этих частиц. Они же играют роль кубитов, которыми можно управлять и которые можно считывать. Например, спиновые кубиты на 300-мм кремниевых подложках также научилась воспроизводить компания Intel, хотя за много лет дальше 2-кубитовых решений она так и не продвинулась. На этом фоне 1024-кубитовый чип Quantum Motion выглядит настоящим прорывом. Другое дело, является ли он таковым по сути?

«Когда вы говорите "квантовый компьютер общего назначения" или "крупномасштабный квантовый компьютер", это зависит от того, что вы имеете в виду, — сказал технический директор компании Quantum Machines Йонатан Коэн (Yonatan Cohen). — Если вы хотите достичь того, что называется отказоустойчивым крупномасштабным квантовым компьютером, я бы сказал, что на это потребуется от 10 до 15 или, может быть, 20 лет. И именно тогда мы действительно сможем использовать весь потенциал квантового компьютера, как, например, алгоритм Шора, который взламывает код RSA».

В чём же прорыв разработки Quantum Motion? Как и в случае других подобных решений, полупроводниковый квантовый чип помещается в криогенную камеру. Традиционно каждый кубит в такой камере управляется множеством сигнальных каналов. Очень уж сложные схемы для считывания и установки квантовых состояний, которые легко изменить любым шумом. Разработчики из Великобритании и США придумали простую систему управления спиновыми кубитами, которая для 1024-кубитового чипа требует всего 9 проводников. Это открывает путь к масштабированию, но как оно будет на практике, остаётся только догадываться.

Также в компании показали, что современное производство полупроводников в принципе годится для выпуска квантовых процессоров. На одном 0,1 мм² чипа Bloomsbury она смогла разместить 1024 квантовые «точки», квантовыми состояниями которых она смогла управлять.

В самой компании Quantum Motion не собираются разрабатывать квантовые процессоры, что говорит о целом ряде проблем, которые ещё решать и решать. Компания собирается сфокусироваться на аппаратной и программной инфраструктуре, необходимой для работы квантовых систем.

В сентябре 2020 года группа американских учёных сообщила об обнаружении в верхних слоях атмосферы Венеры признаков фосфина. Это вещество выделяют некоторые земные микроорганизмы, которым для жизни не нужен кислород. Известие стало сенсацией, но лишь до того, как другая группа учёных не указала на ошибку в исследовании. В будущем разобраться с жизнью в облаках Венеры помогут космические зонды, а пока ответ на этот вопрос учёные ищут в моделировании химических процессов.

Источник изображения: NASA

На поверхности Венеры температура достигает 464 °C, а давление — как на глубине 900 метров ниже уровня моря на Земле. На высоте 48–60 км всё не так печально — температура и давление там, как на Земле, но кислорода для разнообразной биологической жизни по типу земной нет. Зато достаточно углекислого газа и серных соединений, которые анаэробные бактерии с удовольствием используют для своей жизнедеятельности на Земле в тех местах, где тоже нет кислорода.

Группа учёных из Кембриджского университета исследовала три возможных схемы метаболизма, в ходе которых микроорганизмы в облаках Венеры могли бы использовать обнаруженный там диоксид серы (SO₂) с выбросом побочных продуктов жизнедеятельности. Химический состав атмосферы Венеры не раз изучался с помощью спектрометров и примерно известен. Моделирование позволило рассчитать объём этих предполагаемых продуктов метаболизма и сравнить с обнаруженным. Расчёты показали, что фактически наблюдаемые концентрации «метаболических» веществ не дотягивают до уровня вероятной микробной жизни в облаках Венеры. Жизни там нет, уверяют британские учёные.

Как ни странно, в поисках признаков микробной жизни в облаках Венеры может помочь космический телескоп «Джеймс Уэбб». Эта обсерватория способна уловить в прицел даже быстролетящий по Солнечной системе астероид, а его спектрометры легко вскроют молекулярный состав как далёких звёзд, так и атмосферы Венеры. Кстати, не удивимся, если среди первых научных снимков с «Джеймса Уэбба» 12 июля будут изображения той же Венеры.

Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 35 млрд тонн CO₂. Как признали в ООН, копящийся в атмосфере углекислый газ представляет собой главную угрозу для человечества в войне с глобальным потеплением. К сожалению, улавливать и связывать углекислый газ при производстве и в воздухе — это крайне затратные мероприятия, которые ещё сильнее усиливают углеродный след от промышленной деятельности человека. Учёные из Кембриджа нашли решение этой проблемы.

Источник изображения: University of Cambridge

Учёные разработали недорогое устройство, которое может избирательно улавливать углекислый газ во время зарядки. В процессе работы под нагрузкой, когда «устройство» разряжается, CO₂ высвобождается под контролем и может быть собран для повторного использования или отправлен на хранение. Этим устройством является суперконденсатор, детали которого для большей экологичности изготовлены из безопасных и чистых материалов.

В частности, электроды суперконденсатора изготавливаются из углерода, полученного при сжигании скорлупы кокосовых орехов, а в качестве электролита на водной основе взята морская вода. Поглощение CO₂ из воздуха начинается тогда, когда суперконденсатор ставят на зарядку. Углекислый газ активно поглощается электролитом в районе отрицательного электрода. В серии экспериментов учёные показали способность поглощать электролитом измеряемые объёмы углекислого газа.

По сравнению с другими решениями связывания углекислого газа, например, при нагревании амина (одного из органических производных аммиака), метод суперконденсатора более энергосберегающий и, к тому же, позволяет запасть электрическую энергию, что ещё больше повышает привлекательность такого решения. В настоящий момент учёные не предлагают готового решения для систем поглощения углекислого газа из атмосферы с помощью суперконденсаторов, но рекомендуют пристальнее присмотреться к суперконденсаторам, о чём сообщают в статье в журнале Nanoscale.