Японские физики из Университета Осаки объявили об открытии нового состояния квантовой материи. В ходе исследования они обнаружили в материале CeRhSn (церий-родий-олово) тяжёлые фермионы (тяжелые электроны), которые демонстрируют устойчивую квантовую запутанность при высоких температурах, что может ускорить создание нового поколения квантовых компьютеров.
CeRhSn вдоль оси c. Атомы церия, родия и олова обозначены средне-серым, чёрным и не закрашенным кружками соответственно.
Исследовательская группа под руководством доктора Шин-ичи Кимуры наблюдала, как электроны в сплаве церия, родия и олова взаимодействуют с магнитными полями, эффективно увеличивая свою массу в сотни раз.
Изображение тяжёлых электронов с квантовой запутанностью на CeRhSn. Автор: Такуто Накамура и Син-ичи Кимура
Эти «тяжелые» частицы оказались связаны квантовой запутанностью — ключевым ресурсом для квантовых вычислений. Уникальность открытия заключается в том, что этот эффект сохраняется при температурах, близких к комнатной, в то время как большинство существующих квантовых систем требуют охлаждения до абсолютного нуля.
(a) Кристаллическая структура CeRhSn. (b) Обратное время жизни, делённое на температуру, и планковское время как функция энергии фотона, делённой на температуру. (c) Динамический планковский масштабный график и теоретическая кривая.
Это открытие решает одну из главных инженерных проблем на пути к созданию практичных квантовых устройств, упрощая их конструкцию и снижая стоимость. Стабильная при высоких температурах запутанность открывает дорогу к разработке более надежных и масштабируемых квантовых процессоров, которые смогут решать задачи, недоступные классическим суперкомпьютерам.
Комментарий редакции: Хотя технология находится на ранней стадии и требует дальнейших исследований, работа японских ученых закладывает фундаментальную основу для будущих инноваций в области квантовых технологий и материаловедения.
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали теоретическую модель, согласно которой сверхтяжелая темная материя способна накапливаться внутри газовых гигантов, подобных Юпитеру, и вызывать их гравитационный коллапс в микроскопические черные дыры.
Это не подтвержденное наблюдение, а гипотетический сценарий, зависящий от конкретных параметров темной материи и условий в галактике.
Модель предполагает, что частицы темной материи с массой более миллиона гигаэлектронвольт захватываются гравитацией планеты, оседают в ее ядре и, не аннигилируя, накапливаются до критической массы. В результате может образоваться крошечная черная дыра, которая либо испарится из-за излучения Хокинга, выделяя тепло и частицы, либо поглотит планету изнутри, превратив ее в объект планетной массы. Такие процессы вероятнее в регионах с высокой плотностью темной материи, например, ближе к центру Млечного Пути.
Авторы подчеркивают условность сценария: он требует неаннигилирующей темной материи с определенным сечением взаимодействия. Время до коллапса варьируется от миллионов лет до месяцев в экстремальных случаях, но на сегодня нет наблюдательных подтверждений. Работа предлагает проверять гипотезу через мониторинг температур экзопланет и поиск аномальных сигналов в инфракрасном диапазоне.
Это исследование открывает перспективы для миссий вроде Roman и Habitable Worlds Observatory, которые смогут искать "перегретые" планеты или плането-массовые компактные объекты как косвенные признаки взаимодействия с темной материей. Ученые отмечают, что такие тесты помогут сузить параметры темной материи, остающейся одной из главных загадок физики.
Канадская компания D-Wave Systems объявила о достижении «квантового превосходства» на практически значимой задаче. Их новейший квантовый компьютер Advantage2 смог за считанные минуты выполнить сложную симуляцию магнитного материала — задачу, которая, по оценкам, заняла бы у самых мощных классических суперкомпьютеров миллионы лет.
Прорыв был достигнут при моделировании поведения так называемого «спинового стекла» — экзотического магнитного состояния вещества. Эта задача имеет прямое отношение к разработке новых материалов, созданию лекарств и оптимизации сложных систем. Используя метод квантового отжига, процессор D-Wave с более чем 5000 кубитов смог найти решение, точность которого недоступна для классических алгоритмов при таком масштабе. По расчетам исследователей, для достижения аналогичного результата суперкомпьютеру Frontier потребовалась бы энергия, превышающая годовое мировое потребление.
Редакция канала считает, что оценка времени для классических компьютеров преувеличена, и с помощью более совершенных алгоритмов они могли бы справиться с задачей быстрее. Квантовый отжиг — это специализированный метод, который подходит не для всех типов вычислений, в отличие от универсальных квантовых компьютеров, разработкой которых занимаются Google и IBM.
Тем не менее, это событие является важной вехой в развитии квантовых технологий. Впервые продемонстрировано, что квантовое устройство способно не просто конкурировать, а превосходить лучшие классические системы при решении реальной, а не сугубо академической проблемы. Это открывает путь к практическому применению квантовых вычислений в науке и промышленности уже в ближайшие годы.
Художественное представление галактики CAPERS-LRD-z9
Астрономы с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» подтвердили существование самой древней на сегодняшний день активной сверхмассивной черной дыры. Объект, обнаруженный в сердце далекой галактики, существовал уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва и проливает свет на природу загадочных «маленьких красных точек», наблюдаемых в ранней Вселенной.
Обнаруженный объект, получивший название CAPERS-LRD-z9, является самым ранним из спектроскопически подтвержденных активных ядер галактик. Это означает, что ученые получили прямое доказательство наличия черной дыры, активно поглощающей материю. Масса этого космического монстра оценивается до 316 миллионов масс Солнца. Находка особенно примечательна тем, что черная дыра аномально велика для своей крошечной родительской галактики.
Маленькие красные точки (Little Red Dots, LRDs)
Это открытие стало ключом к разгадке природы «маленьких красных точек» — компактных и удивительно ярких объектов, которые телескоп «Уэбб» ранее находил "на заре времен". Долгое время велись споры о том, что это: молодые галактики в стадии бурного звездообразования или центры с растущими черными дырами. Наблюдения за CAPERS-LRD-z9 предоставили убедительные доказательства в пользу второй гипотезы, предполагая, что значительная часть этих объектов — это активные черные дыры, скрытые за плотной завесой из газа и пыли.
Появление такой массивной черной дыры на столь раннем этапе космической истории бросает вызов существующим моделям роста. Это заставляет ученых пересматривать теории о том, как эти объекты могли так быстро набрать массу. Основные гипотезы предполагают либо формирование из изначальных «тяжелых семян» массой в тысячи Солнц, либо последующий стремительный рост с поглощением материи со сверхкритической скоростью. Новое открытие предоставляет бесценные данные для проверки этих теорий и углубляет наше понимание процессов, происходивших на заре Вселенной.
Экспериментальная вакцина дарит надежду при одном из самых агрессивных видов рака
Проф. Зеэв Вайнберг (Фото: UCLA Public Relations Department)
Проф. Зеэв Вайнберг, американец израильского происхождения, профессор медицины и хирургии медицинского факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и ассоциированный преподаватель Тель-Авивского университета, разработал экспериментальную вакцину от рака поджелудочной железы, которая в первоначальном клиническом испытании значительно снизила частоту рецидивов заболевания.
Новая экспериментальная вакцина дает реальную надежду в борьбе с одним из самых смертоносных видов рака - опухолью поджелудочной железы. В предварительном испытании (фаза №1), результаты которого опубликованы в медицинском журнале Nature Medicine, вакцине удалось вызвать иммунный ответ примерно у 84% участников.
Все они были больными, у которых остались микроскопические раковые клетки после операции и химиотерапии. Результаты исследования показали, что только у 6 из 25 участников наблюдался рецидив заболевания, по сравнению с 90-95% в обычных случаях.
Исследование проводилось под руководством проф. Зеэва Вайнберга. Он родился в Израиле в 1973 году, его отец - доктор Марк Вайнберг, исследователь СПИДа в 1980-х и 1990-х годах, занимался научной и преподавательской работой в Еврейском университете. Позже семья переехала в Канаду, где Зеэв и вырос.
"В 23 года я вернулся в Израиль и стал изучать медицину в Тель-Авивском университете, проходя стажировки в больницах "Ихилов", "Бейлинсон" и "Шиба".
С 2005 года я живу в Лос-Анджелесе, у нас с женой Карой трое детей. Я занимаюсь исследованиями в области онкологии желудочно-кишечного тракта - опухолей пищеварительной системы, включая рак поджелудочной железы, желудка, толстой кишки", - рассказывает он.
Теперь, когда проф. Вайнберг стал авторитетным специалистом в этой области, он хочет наладить научное сотрудничество с учреждениями в Израиле: "В Тель-Авивском университете мне сказали, что это станет честью для них, - говорит он. - Для меня, конечно, тоже".
►Один из самых сложных видов рака
Рак поджелудочной железы (Фото: shutterstock)
"Опухоль поджелудочной железы - один из самых сложных и смертельно опасных типов, - объясняет проф. Вайнберг. - Во многих случаях он обнаруживается на более поздней стадии, но даже когда он выявлен на ранней стадии, и больной прошел операцию и химиотерапию, существует очень высокая вероятность рецидива.
Мы хотели разработать решение специально для пациентов, которые уже прошли стандартное лечение и все еще живут в тревоге по поводу рецидива заболевания".
По словам профессора, ключ к новой технологии лежит в мутации KRAS - в гене, который запускает патологические процессы при развитии рака поджелудочной железы, колоректального рака и опухоли легких.
"Около 90% больных раком поджелудочной железы имеют в своем геноме мутантный ген белка KRAS, - объясняет профессор Вайнберг. - Эта мутация позволяет опухолевым клеткам продолжать размножаться.
Идея состоит в том, чтобы поймать болезнь тогда, когда опухоль можно разглядеть только под микроскопом, после операции и химиотерапии, и вовремя задействовать иммунную систему, прежде чем произойдет ее рецидив.
У нас есть короткое окно возможностей, действительно маленький промежуток времени, в течение которого мы можем "обмануть" иммунную систему, чтобы она идентифицировала раковые клетки и предотвратила их повторное распространение".
В последние годы в области вакцин от рака произошло драматическое развитие благодаря достижениям в области технологий мРНК и быстрому генетическому секвенированию.
Нынешний препарат отражает общий подход к вакцинам - они должны быть единообразными и простыми в производстве, что может значительно ускорить доступность лечения и снизить затраты.
►В лимфу вводятся пептиды с "хвостиком"
Вакцина против рака поджелудочной железы показала многообещающие результаты на ранних этапах испытаний
Вакцина, получившая название ELI-002 2P, была разработана компанией ELICIO и содержит короткие цепочки аминокислот с жирорастворимым "хвостиком", заставляющим их оставаться в лимфатических узлах и мобилизовать оттуда Т- и В-клетки иммунной системы. "Обычно иммунная система не способна опознавать вредоносный характер опухолевых клеток, - объясняет проф. Вайнберг. - Поэтому мы используем умные технологии, которые вызывают правильную реакцию, позволяющую иммунной системе атаковать именно то, что нужно".
В течение двух лет команда набрала 25 больных: 20 с раком поджелудочной железы и 5 с колоректальным раком. Все они получили ряд вакцин, у них взяли анализы крови, провели обследование, и они находились под последующим наблюдением.
Результат: у 19 из них болезнь не рецидивировала.
"Это потрясающе, - взволнованно говорит проф. Вайнберг. - Как правило, на этой стадии мы ожидаем рецидив рака у 90% больных или даже более. Но здесь он произошел только у 6 - а у всех остальных вакцина отлично сработала. Их иммунная система явно укрепилась благодаря ей".
По его словам, существенных побочных эффектов зафиксировано не было.
- Что происходит с этими людьми сегодня? - Конечно, они все еще находятся под медицинским наблюдением. Большинство из них, как уже говорилось, не страдают от опухоли. Они продолжают регулярно приходить на обследование, но на данный момент с ними все в порядке.
- Будет ли вакцина работать и против других видов рака? - Вполне возможно. Если эта вакцина работает при раке поджелудочной железы - что относится к самым сложным видам опухолей - она также будет эффективна при опухолях легких, толстого кишечника и других типах рака, в которых есть мутация KRAS. Но в первую очередь надо победить рак поджелудочной железы, одну из самых смертоносных онкологических болезней. Это самая большая цель.
►Началась вторая фаза тестирования
Следующий этап уже начался: фаза №2 проводится с участием 150 больных раком поджелудочной железы, разделенных на две группы случайным образом, при этом 100 из них получили новую вакцину. Цель исследования - проверить, действительно ли вакцина снижает частоту рецидивов заболевания и улучшает ли выживаемость по сравнению с обычным наблюдением.
"Это контролируемый и организованный эксперимент, - объясняет проф. Вайнберг. - Мы начали его год назад, и ждем результатов в 2026 году - через полгода-год. Мы настроены оптимистично, но нам нужно подождать и посмотреть на результаты. Никогда не знаешь заранее, чем закончится тестирование".
Если испытание пройдет три необходимые стадии, вакцина может стать частью стандартного лечения рака поджелудочной железы в будущем - сразу после операции и химиотерапии. Даже если этот препарат не излечивает болезнь, он дает реальный потенциал предотвратить ее рецидив.
Исследователи из Гарвардской медицинской школы совершили прорыв в понимании и лечении болезни Альцгеймера. В ходе десятилетнего исследования, было установлено, что одной из самых ранних причин заболевания является дефицит лития в мозге, удалось полностью восстановить память у мышей с помощью низких, нетоксичных доз специального соединения лития.
Верхний ряд: В мышиной модели болезни Альцгеймера дефицит лития (справа) значительно увеличил отложения бета-амилоида в мозге по сравнению с мышами с нормальным физиологическим уровнем лития (слева). Нижний ряд: То же самое наблюдалось и в отношении тау-белка нейрофибриллярных клубков, участвующих в болезни Альцгеймера.
Открытие кардинально меняет представление о механизмах развития болезни. Ученые выяснили, что токсичные амилоидные бляшки, которые долгое время считались главным виновником гибели нейронов, на самом деле действуют как «ловушки», связывая и выводя из строя литий — важнейший микроэлемент для здоровья мозга. По новой теории, именно этот дефицит лития, а не само наличие бляшек, запускает каскад разрушительных процессов. Это объясняет, почему у некоторых людей амилоидные бляшки в мозге есть, но деменция не развивается.
Соединение оротат лития (lithium orotate)
Команда ученых не только определила проблему, но и нашла её возможное решение. Они обнаружили, что соединение оротат лития (lithium orotate) способно избегать захвата амилоидными бляшками и доставлять литий к клеткам мозга. Эксперименты на мышах с развитой стадией болезни Альцгеймера показали беспрецедентный результат: патологические изменения в мозге были обращены вспять, а утраченная память полностью восстановилась. Важно, что лечебный эффект был достигнут при дозах, в тысячи раз меньших, чем те, что используются в психиатрии, что исключает риск побочных эффектов.
Это открытие является одним из самых значительных за последние десятилетия и открывает принципиально новое направление для создания лекарств, способных не просто замедлять, а потенциально излечивать болезнь Альцгеймера.
Международная группа астрономов с помощью Очень большого телескопа (Very Large Telescope или VLT) в Чили, впервые получила прямое изображение экзопланеты, которая находится в процессе активного формирования. Уникальные снимки показывают газовый гигант WISPIT 2b, который «поедает» вещество из диска своей звезды, буквально наращивая свою массу на глазах у ученых.
Открытие представляет собой первое прямое доказательство того, как растут планеты-гиганты. Планета WISPIT 2b, размером с Юпитер, вращается вокруг молодой, похожей на Солнце звезды на расстоянии около 430 световых лет от Земли. Она находится внутри разрыва в протопланетном диске — огромном кольце из газа и пыли, из которого формируются планеты. Считается, что этот разрыв планета создала сама, расчищая свою орбиту и поглощая окружающий материал.
Используя специальные фильтры, ученые подтвердили, что WISPIT 2b активно притягивает газ из диска, что свидетельствует о росте ее атмосферы. До этого момента подобные процессы наблюдались лишь в компьютерных моделях, но теперь астрономы получили наблюдательное подтверждение давних теорий. Эта система, возраст которой составляет всего около 5 миллионов лет, стала идеальной «космической лабораторией» для изучения зарождения планетных систем.
Это открытие знаменует собой важный прорыв в астрономии. Возможность наблюдать за формированием планет в реальном времени позволит уточнить существующие модели и лучше понять, как миллиарды лет назад зародилась наша собственная Солнечная система. Изучение WISPIT 2b поможет ответить на фундаментальные вопросы о разнообразии планетных миров во Вселенной.
Ученые из Университета Южной Калифорнии предложили элегантное решение одной из главных проблем на пути к созданию мощного квантового компьютера. Они теоретически описали новую квазичастицу, названную «неглектон», которая способна превратить высокостабильные, но ограниченные в функциональности топологические кубиты в универсальный вычислительный инструмент.
Проблема заключалась в том, что самый перспективный тип топологических кубитов, «изинговские анионы» — устойчив к внешним помехам, но позволяет выполнять лишь ограниченный набор логических операций. Этого недостаточно для решения произвольных задач, что делало невозможным создание на их основе универсального квантового компьютера. Исследователи математически доказали, что добавление в систему всего одной неподвижной частицы-неглектона снимает это фундаментальное ограничение.
Название «неглектон» происходит от английского слова neglect (пренебрегать), поскольку частица возникает в сложных математических теориях, где подобные объекты ранее считались бесполезными и отбрасывались. Теперь же ученые видят в этом «математическом мусоре» ключ к прорыву. Вычисления в такой системе должны производиться путем «запутывания» траекторий анионов вокруг статичного неглектона.
Хотя неглектон пока существует лишь на бумаге, это открытие открывает новое направление для экспериментальной физики. Следующим шагом станет поиск или создание материала, в котором можно было бы физически реализовать и удержать эту частицу. Если это удастся, человечество может оказаться на пороге создания отказоустойчивых квантовых компьютеров, способных решать сложнейшие задачи.
