С 4 по 10 января в нашей стране прошла Неделя науки и техники для детей и юношества - мероприятие, посвящённое популяризации науки. В эти дни школьникам рассказывают о достижениях науки и техники. Расскажем и мы о некоторых достижениях нашей страны.

КОЛЛАЙДЕР NICA

С 2013 года в городе Дубна строится коллайдер (ускоритель частиц) NICA. Ускоритель частиц разгоняет и сталкивает элементарные частицы. Чем больше энергия, которую придают частицам, тем больше новых частиц или состояний вещества можно получить. Одна из главных задач коллайдера NICA - получение кварк-глюонной плазмы, состояния вещества, в котором находилась вся наша вселенная в момент возникновения.

Недавно на коллайдере NICA, в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна), выполнили эксперимент. Впервые удалось добиться устойчивой циркуляции пучка тяжёлых ионов ксенона в нижнем кольце установки. Пучок сделал множество оборотов по всей длине кольца (более 400 метров) и стабильно циркулировал более 100 микросекунд.

Это доказывает, что коллайдер NICA, как сложнейшая инженерная система, собран и настроен правильно. Чтобы пучок частиц двигался по заданной траектории с околосветовой скоростью, необходима слаженная работа тысяч элементов: сверхпроводящих магнитов, систем вакуума, питания и управления. Полученная стабильная циркуляция – прямое подтверждение их исправности и точной настройки.

Пучок ионов был успешно проведен по всему маршруту: от точки ввода через экспериментальные секции с детекторами и поворотные арки, что позволило впервые замкнуть орбиту. Факт циркуляции был зафиксирован измерительными приборами.

Следующие шаги:

• Тонкая настройка траектории пучка и ввод в строй системы группировки;
• Запуск пучка во второе, верхнее, кольцо коллайдера;
• Организация столкновений двух встречных пучков, запланированная на март 2026 года.

Ключевая задача - направить эти два пучка навстречу друг другу с огромной скоростью. Именно в точках их лобового столкновения, где установлены детекторы, и начнутся уникальные эксперименты по воссозданию состояния вещества первых мгновений жизни Вселенной.

КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

В последние два года в нашей стране происходит бурное развитие в области создания квантовых компьютеров. в 2024 году был создан первый в стране 50-кубитный квантовый компьютер, что вывело Россию в число стран-лидеров, создавших квантовые компьютеры с 50 кубитами и более: Китай, США, Канада, Россия, Япония, Франция. Всего таких компьютеров было создано два: на базе ионов и холодных атомов.

В 2025 году было создано три новых квантовых компьютера на различных платформах, с 72 кубитами.

Но важно не только число кубитов (о том, что это такое. будет сказано ниже), но и алгоритмы, позволяющие работать с ними, проводить вычисления и устранять ошибки, свойственные квантовым системам. В этом направлении также достигнуты значительные успехи.

Россия, наряду с США и Китаем, сегодня входит в число трех стран-лидеров, создавших квантовые компьютеры на всех четырех платформах, которые считаются в мире приоритетными в качестве основы для квантовых вычислителей (сверхпроводники, ионы, нейтральные атомы и фотоны).

ПРИМЕЧАНИЕ

Основой квантового компьютера является кубит - квантовый бит. В классическом компьютере единицей количества информации служит "обычный" бит — элемент, который может быть либо "включен" (значение 1), либо "выключен" (значение 0). Кубит может принимать оба значения (состояние суперпозиции) или множество промежуточных.

Такое свойство кубита позволяет обрабатывать больше информации, производить больше расчётов, строить более сложные модели. И главное - использовать многозначную логику (с большим количеством значений, чем "истина-ложь" в двузначной логике). Что даёт потенциальную возможность создать искусственный интеллект, подобный человеческому разуму.

Физически кубит воплощается в виде любой частицы с квантовыми свойствами: электрона, фотона, нейтрального атома или иона. Подробнее о кубитах можете почитать здесь
postnauka.org/wtf/156211

Кудит - расширенная версия кубита. Они, в отличие от кубитов, могут находиться в трех (кутриты), четырех (кукварты), пяти (куквинты) и более состояниях. Такое свойство повышает вычислительные возможности квантового компьютера.
Подробнее о кудитах можете почитать здесь
https://strana-rosatom.ru/2022/02/25/sozdan-prototip-kvantovogo-kompjute/
https://corp.cnews.ru/news/top/2023-04-07_rossijskie_uchenye_pridumali
 

РЕАКТОРЫ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Наша страна является лидером в области ядерных технологий. В настоящий момент разрабатываются, а отчасти уже используются технологии, которые позволят осуществить замкнутый топливный цикл - то есть, использовать в качестве топлива ядерные отходы. Такую возможность дают реакторы на быстрых нейтронах. Подобные реакторы могут использовать в качестве топлива радиоактивные элементы, которые обычно не вступают в ядерную реакцию. Это и различные изотопы (отходы), получаемые в обычных реакторах (на тепловых (медленных) нейтронах), и уран 238 (который также не вступает в ядерную реакцию в обычных реакторах), запасов которого в природе очень много.

В то же время запасы урана 235 - основного топлива реакторов на тепловых (медленных) нейтронах, - на грани исчерпания. В этих условиях очень важно появление реакторов, способных использовать другие радиоактивные элементы в качестве топлива. И заодно они решают проблему ядерных отходов.

В настоящее время в России эксплуатируются два промышленных реактора на быстрых нейтронах: БН-600 и БН-800, расположенные на Белоярской АЭС. Там же началась подготовка площадки для строительства энергоблока с более мощным реактором БН-1200. Ведётся строительство экспериментального комплекса с реактором БРЕСТ ОД-300, в состав которого, помимо реактора, будут входить заводы по переработке ядерных отходов и производству топлива. С помощью этого комплекса будет отработан ряд революционных ядерных технологий.