Опрос
|
реклама
Быстрый переход
США утратили первенство в технологиях сверхпроводящих супермагнитов — теперь их пытаются купить в Китае
12.08.2026 [13:39],
Геннадий Детинич
Китайский Институт физики высоких энергий (IHEP) заявил, что американская Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL), некогда разработавшая ключевую технологию производства сверхпроводящих магнитов для Пекинского электрон-позитронного коллайдера (BEPCII), теперь сама вынуждена покупать новые и более производительные магниты, изготовленные в Китае. 
Фрагмент коллайдера BEPCII. Источник изображения: IHEP По данным источников, в мае 2025 года представители BNL связались с китайским институтом с предложением приобрести изготовленный в Китае комбинированный сверхпроводящий магнит, аналогичный созданному для модернизации коллайдера BEPCII. Утверждается, что разработка этого магнита заняла 13 лет, а по своим характеристикам он превосходит американский аналог на 40 %. Был ли он продан американской стороне, источник умалчивает. Речь идёт не просто о мощном электромагните, а о сложной системе финальной фокусировки пучка, установленной непосредственно по обе стороны точки столкновения электронов и позитронов. Каждый из двух новых магнитных модулей включает сверхпроводящую часть, сжимающую пучок перед столкновением, и антисоленоид, компенсирующий магнитное поле соленоида детектора BESIII. Согласно опубликованной специалистами института в июле 2026 года работе, номинальный градиент квадрупольного поля увеличен с 18,7 до 25 Тл/м. Катушки изготовлены методом прямой «серпантинной» намотки, а испытания проводились при температурах 4,2–4,5 К (около −269 °C). После установки в конце 2024 года оба магнита с мая 2025 года активно используются в научных экспериментах. Новые магниты стали одним из центральных элементов программы BEPCII-U: более сильная финальная фокусировка позволяет уменьшить поперечный размер встречных пучков в точке взаимодействия и тем самым увеличить вероятность столкновений. Пекинская установка IHEP, строительство которой было завершено в 1988 году, разгоняет электроны и позитроны почти до скорости света. При столкновении они образуют частицы, которые учёные изучают для проверки фундаментальных теорий и поиска ранее неизвестных явлений. Первая масштабная модернизация коллайдера, завершённая в 2009 году, когда он был переименован в Пекинский электрон-позитронный коллайдер II, включала использование специализированных сверхпроводящих магнитов, разработанных совместно IHEP и Брукхейвенской национальной лабораторией, а также изготовленных и протестированных в США. Однако последняя модернизация, начавшаяся в 2021 году и завершившаяся в прошлом году, «позволила на 100 % локализовать производство оборудования». Именно этот новый магнит с выдающимися характеристиками теперь пытаются купить американцы. Ученики превзошли учителя — обычная история. Alibaba представила ИИ-агента для поиска сверхпроводников — он сразу открыл четыре новых
04.07.2026 [14:51],
Геннадий Детинич
Компания Alibaba представила ИИ-агента Elements Claw, предназначенного для поиска новых сверхпроводящих материалов. Система анализирует научные публикации и кристаллические структуры, помогая исследователям быстрее находить перспективные соединения для последующей проверки в лаборатории. 
Источник изображения: Alibaba С открытием новых сверхпроводников всё крайне непросто. Хотя они известны свыше ста лет, всеобъемлющего теоретического обоснования им до сих пор нет. Как и сто лет назад учёные движутся на ощупь, долго изучая кандидатов в сверхпроводящие материалы и лишь затем делая по ним выводы. ИИ вполне мог бы заняться первичным поиском кандидатов в сверхпроводники, просеивая тонны научных публикаций и проводя первичный анализ по ним. Именно такую работу проводит ИИ-агент Elements Claw, разработанный дочерним подразделением Alibaba — академией DAMO. По заявлению разработчиков, система уже обнаружила четыре ранее неизвестных соединения, которые затем были синтезированы и проверены в лаборатории. Проект выполнен совместно с Жэньминьским университетом Китая и Университетом Китайской академии наук. ИИ-агент Elements Claw объединяет специализированную атомную модель и языковую модель: первая отвечает за расчёты и прогнозы по кристаллическим структурам, вторая — за анализ литературы, оценку новизны, возможность синтеза и отбор кандидатов. В основе системы лежит модель Elements примерно на 1 млрд параметров, обученная на 125 млн молекулярных и кристаллических структур. После обучения агент просеял 2,4 млн вариантов кристаллов и за 28 часов работы на массиве графических процессоров выделил около 68 тыс. перспективных кандидатов, иными словами, резко сузил пространство поиска до начала экспериментов с реальными образцами. В итоге были экспериментально подтверждены четыре новых сверхпроводника: Zr3ScRe8 с критической температурой около 6,5 К, HfZrRe4 — около 5,9 К, Zr4VRe7 — около 3,5 К и Hf21Re25 — около 2,5 К. Их происхождение было разным: один материал был найден как «скрытый» в базе данных, другой — через пересмотр известной структуры, третий был сгенерирован с нуля, а четвёртый получен по аналогии с уже ранее выявленным кандидатом. Следует признать, что ИИ пока нашёл лишь низкотемпературные сверхпроводники, которые имеют относительно низкую прикладную ценность. Но в этой работе главным было показать осуществимость подбора кандидатов ускоренным способом с помощью ИИ-анализа, что с успехом было проделано. К чести компании Alibaba, она намерена открыть доступ к модели и находкам, как это сделала компания Google в отношении ИИ для поиска вариантов белков DeepMind AlphaFold. Очевидно, что открытость быстрее приведёт к получению результата, имеющего практическую ценность. Сверхпроводники нужны в энергетике, квантовых вычисления и даже в здравоохранении для разного рода медицинских сканеров. ИИ даст толчок сверхпроводимости — но без технологического прорыва и не там, где все ждали
24.02.2026 [18:14],
Геннадий Детинич
Дата-центры для ИИ сталкиваются с острым дефицитом электроэнергии и ограничениями традиционных медных кабельных электрораспределительных систем. Поскольку рост мощностей генерации связан с длительными временными интервалами, остаётся уповать на снижение потерь энергии при доставке и распределении в зданиях ЦОД. Для снижения потерь можно сделать только одно — использовать сверхпроводимость, хотя это совсем непросто. Но иного выхода нет. 
Намотка силового сверхпроводящего кабеля из лент REBCO. Источник изображения: Microsoft Сверхпроводимость, помимо снижения потерь на сопротивление току, позволит создавать более компактные энергораспределительные контуры, а площадь, занимаемая кабельным хозяйством, трансформаторами и прочим оборудованием, может быть не меньше самих вычислительных залов ЦОД. Как считают в США, при доставке электричества к месту потребления теряется не менее 5 % выработанной электроэнергии, что в масштабах страны составляет огромную величину. Обычные медные провода нагреваются, требуют крупных подстанций и занимают много места, что также затрудняет масштабирование инфраструктуры под нужды быстро растущего объёма задач в сфере искусственного интеллекта. Тем самым выходом может стать использование высокотемпературных сверхпроводников (HTS) вместо меди. Эти материалы (в основном на основе REBCO — редкоземельного барий-медного оксида) при охлаждении жидким азотом (примерно −196 °C) полностью теряют электрическое сопротивление. Это позволяет передавать огромную мощность практически с нулевыми потерями в компактном формате и без падения напряжения. Охлаждение реализуется в замкнутой системе с рециркуляцией азота, что делает технологию относительно безопасной и применимой в промышленных масштабах. Например, в это направление активно инвестирует компания Microsoft, вложив $75 млн в компанию Veir, которая разрабатывает HTS-кабели. Уже созданы прототипы стоек с питанием по сверхпроводящим кабелям. Эта технология даёт несколько ключевых преимуществ: резкое снижение энергопотерь, уменьшение необходимой площади для энергосистем, повышение устойчивости сетей и меньшее воздействие на окружающие территории. При этом, безусловно, остаются барьеры — высокая начальная стоимость материалов и криогенных систем, необходимость точной инженерной интеграции и другие неизбежные сложности, которые обычно сопровождают новые технологии. Поэтому в перспективе HTS-кабели вряд ли полностью заменят медь во всех случаях, но для энергоёмких ИИ-вычислений и дата-центров сверхпроводимость может стать ощутимым выигрышем, когда ограничения по пространству и мощности оказываются наиболее критичными. С ростом производства лент REBCO и отработкой стандартов развёртывания подобных решений цена вопроса, очевидно, будет снижаться. Эксперты Microsoft и Veir считают, что сверхпроводники позволят создавать более эффективные, компактные и экологичные системы питания, помогая отрасли справиться с экспоненциальным ростом потребления энергии в эпоху ИИ. Экс-глава Intel вложился в стартап, создающий сверхпроводниковые чипы для суперкомпьютеров
23.06.2025 [14:04],
Алексей Разин
Спектр интересов Патрика Гелсингера (Patrick Gelsinger) после его отставки с поста генерального директора Intel в начале декабря прошлого года то и дело становится предметом обсуждения в прессе, и очередной поддерживаемый им стартап интригует своей миссией. Компания Snowcap Compute собирается создавать чипы для суперкомпьютеров, которые обладают свойством сверхпроводимости. 
Источник изображения: Snowcap Compute В свою очередь, состояние сверхпроводимости позволит заметно снизить энергопотребление таких чипов, хотя достигаться оно будет традиционно при сверхнизких температурах, что также требует серьёзных энергозатрат на их поддержание. Так или иначе, как поясняет Reuters, представители Snowcap Compute убеждены, что игра будет стоить свеч, поскольку эффективность итоговых вычислительных систем будет покрывать дополнительные затраты на мощное охлаждение. Соотношение производительности и энергопотребления для разрабатываемых стартапом чипов будет в 25 раз выше, чем у лучших представителей текущего поколения ускорителей. Генеральный директор Snowcap Compute Майкл Лафферти (Michael Lafferty) поясняет: «Энергоэффективность — это хорошо, но продажами движет производительность. То есть, мы одновременно поднимаем производительность и опускаем уровень энергопотребления». Предполагается, что для выпуска чипов с подобными свойствами понадобится доступ к нитриду ниобия-титана — сплаву, составляющие которого нужно получать из Бразилии и Канады. Первые образцы готовых чипов компания рассчитывает получить к концу следующего года, но наладить выпуск полноценных вычислительных систем на их основе удастся лишь значительно позже. Нюанс заключается в том, что поддержку стартапу на данном этапе оказал бывший глава Intel Патрик Гелсингер, вложивший через связанный с ним венчурный фонд Playground Digital часть из $23 млн, собранных инвесторами. Кроме того, Гелсингеру за это полагается и место в совете директоров Snowcap Compute, поэтому в жизни стартапа бывший руководитель Intel будет принимать самое непосредственное участие. Сам Гелсингер подчеркнул: «Многие дата-центры сегодня ограничены в своём масштабировании только количеством доступной энергии». Японцы открыли сверхпроводник с признаком нетрадиционной сверхпроводимости
18.01.2025 [19:18],
Геннадий Детинич
Нетрадиционная сверхпроводимость выходит за рамки классической теории сверхпроводимости и открывает новые перспективы для поиска материалов с уникальными свойствами, такими как способность проводить электрический ток без сопротивления. Это особенно важно для разработки высокотемпературных сверхпроводников, которые могут повысить эффективность в энергетике, транспорте и приборостроении. 
Источник изображения: Tokyo Metropolitan University Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) открыли новый сверхпроводящий материал. Они объединили железо, никель и цирконий, создав новый цирконид переходного металла с различными соотношениями железа и никеля. Хотя цирконид железа и цирконид никеля не проявляют сверхпроводящих свойств, созданные в университете соединения демонстрируют характерную для нетрадиционной сверхпроводимости «куполообразную» фазовую диаграмму, что делает их крайне перспективными. Обычная сверхпроводимость, описанная традиционной теорией Бардина–Купера–Шриффера (BCS), пока не позволяет значительно приблизиться к созданию материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью. Идеальным вариантом стало бы обнаружение материалов, демонстрирующих сверхпроводимость при комнатной температуре. Однако даже доступные материалы, работающие при охлаждении жидким азотом (-196 ℃), уже были бы научным прорывом. Нетрадиционная сверхпроводимость — один из путей к созданию таких материалов. Например, многообещающие результаты показали сверхпроводники на основе железа, открытые в 2008 году. Всё больше данных указывает на то, что высокотемпературная сверхпроводимость может возникать по механизму, отличному от традиционной теории BCS. Магнитная упорядоченность, присутствующая в подобных соединениях, указывает на их перспективы в области нетрадиционной сверхпроводимости. Именно в этом направлении японские учёные добились успеха. Впервые было показано, что поликристаллический сплав железа, никеля и циркония обладает сверхпроводящими свойствами. При этом ни цирконид железа, ни цирконид никеля в кристаллической форме сверхпроводимости не демонстрируют. Используя дуговую плавку, исследователи объединяли железо, никель и цирконий в различных соотношениях. Оказалось, что полученный сплав имеет ту же кристаллическую структуру, что и циркониды тетрагональных переходных металлов — семейства перспективных сверхпроводящих материалов. Размеры ячеек кристаллической решётки плавно менялись в зависимости от соотношения компонентов, что усиливало или ослабляло признаки сверхпроводимости. Интересно, что открытие, сделанное в Токийском столичном университете, выросло из студенческой работы, но уже подталкивает мировое научное сообщество к новому пониманию механизма нетрадиционной сверхпроводимости и созданию передовых материалов для следующего поколения сверхпроводящих устройств. Ещё одним любопытным фактом можно считать открытие в России месторождения миассита — первого обнаруженного в природе нетрадиционного сверхпроводника. Но это будет уже другая история. Учёные доказали существование нового типа сверхпроводимости
17.11.2024 [07:48],
Владимир Фетисов
Международная группа физиков во главе с учёными из США представила самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования нового типа сверхпроводящих материалов. Подтверждение существования нематической фазы вещества является научным прорывом, который может открыть путь к созданию сверхпроводимости новым способом. 
Фазовая диаграмма FeSe1−xSx, кристаллическая и электронная структура сверхпроводящего соединения FeSe0.81S0.19 / Источник: Nature Physics Теория сверхпроводимости включает в себя раздел, в котором описывается, как протекание электрического тока без сопротивления можно объяснить электронной нематичностью или фазовым состоянием вещества, при котором частицы нарушают свою вращательную симметрию. В теории химические соединения могут обеспечить существование нематической фазы. Это связано с тем, что в условиях комнатной температуры для электрона в атомах горизонтальные и вертикальные направления потенциального движения не различимы по свойствам. При существенно более низких температурах электроны могут переходить в нематическую фазу, в которой одно из направлений становится для частиц более предпочтительным. В некоторых случаях электроны колеблются, отдавая предпочтение то одному, то другому направлению. Такое поведение электронов называют нематическими флуктуациями. Долгие годы физики не могли доказать существование сверхпроводимости, возникающей из-за нематических флуктуаций. Теперь же учёные сумели экспериментально подтвердить существование нужной фазы вещества в смеси селенидов железа и серы. «Это идеальные материалы для нашего исследования, поскольку они демонстрируют нематический порядок и сверхпроводимость без магнетизма, который затрудняет их изучение», — рассказал руководитель исследования Эдуардо да Силва Нето (Eduardo H. Da Silva Neto). В ходе эксперимента исследователи охладили образцы материала до температуры ниже 500 милликельвин. В таком состоянии практически прекращаются все движения и колебания атомов. Для наблюдения за образцами использовался сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), с помощью которого можно получать изображения квантовых состояний электронов. Учёные сосредоточились на изучении образцов, в которых были более выраженные нематические флуктуации. Им требовалось обнаружить «энергетическую щель», которая является показателем наличия и силы сверхпроводимости. В ходе эксперимента было доказано существование нужного разрыва, который полностью соответствовал теоретическим параметрам сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью. «Доказать существование разрыва было очень трудно, потому что для точного измерения разрыва требуются сложные СТМ-измерения при очень низких температурах. Следующий шаг — изучить этот процесс ещё внимательнее. Что произойдёт со сверхпроводимостью при увеличении содержания серы? Исчезнет ли она? Вернутся ли спиновые флуктуации?», — рассказал о дальнейших планах да Силва. В дальнейшем учёные смогут не фокусироваться на магнитных параметрах сверхпроводимости, как это делали прежде. Одним из перспективных направлений для будущих исследований станет управление нематическими флуктуациями. Потенциально это может привести к созданию сверхпроводников, способных работать при более высоких температурах. Airbus и Toshiba вместе разработают сверхпроводящий двигатель для самолётов будущего
24.10.2024 [14:19],
Геннадий Детинич
Компании Airbus и Toshiba подписали соглашение о совместной разработке сверхпроводящего авиационного двигателя. Это будет лёгкая и компактная установка мощностью от 2 МВт с охлаждением и питанием на основе охлаждённого до криогенных температур жидкого водорода. Японцы уже имеют прототип такого двигателя, а европейцы готовы интегрировать его в самолётные системы. 
Источник изображения: Airbus «Партнерство с Toshiba предоставляет уникальную возможность выйти за рамки ограничений современных частично сверхпроводящих и обычных электродвигателей, — сказал Гжегож Омбах (Grzegorz Ombach ), старший вице-президент Airbus и руководитель отдела перспективных исследований и разработок. — Благодаря этому сотрудничеству мы стремимся предложить прорывную технологию, которая могла бы открыть новые конструкторские возможности, в частности, для будущих самолетов Airbus, работающих на водороде». Охлаждённый до температуры ниже -253 °C жидкий водород до попадания в водородные топливные ячейки будет охлаждать электродвигатель со сверхпроводящими обмотками и сверхпроводящим ротором. Это снизит потери от сопротивления обмоток и повысит соотношение вырабатываемой мощности к весу электродвигателя. По оценке Airbus, благодаря эффекту сверхпроводимости электродвигатели станут в три раза легче без потери мощности. Водородные топливные ячейки смогут как напрямую питать электродвигатели самолётов, так и заряжать его тяговые аккумуляторы. Такой самолёт будет летать на большие расстояния, чем чисто аккумуляторный и при этом останется углеродно нейтральным, как того требует экологическая повестка. У компании Toshiba много лет имеется 2-МВт прототип подобного электродвигателя и теперь поставлена задача интегрировать его с авиационными системами. В России также разрабатываются подобные гибридные и чисто электрические силовые установки с элементами сверхпроводимости. В частности, этим занимаются специалисты ЦИАМ. Учёные разгадали одну из загадок сверхпроводимости
21.09.2024 [22:23],
Геннадий Детинич
Открытию сверхпроводимости 8 апреля этого года исполнилось 113 лет. Почтенный возраст, но загадка явления так и не отгадана. Первая внятная теория сверхпроводимости была создана только в 1957 году, но через 50 лет снова пошли сюрпризы. Так, в 2009 году обнаруженная к тому времени высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП) подкинула новую задачу — в сверхпроводниках выше критической температуры обнаружился необъяснимый теорией энергетический зазор. 
Слева показан режим нормальной энергетической щели в ВТСП, справа — положение электронов в режиме псевдощели. Источник изображения: Science Полное понимание физики сверхпроводимости и ВТСП в частности позволит искать нужные материалы буквально с открытыми глазами, тогда как сейчас (и все предыдущие 113 лет) учёные движутся в основном наугад. Созданная полвека назад учёными Джоном Бардиным, Леоном Купером и Робертом Шриффером «теория БКШ» объясняет сверхпроводимость когерентным поведением пар электронов — так называемых куперовских пар. Это явление квантового порядка, что делает анализ и моделирование сверхпроводимости архисложной и едва ли выполнимой задачей. По крайней мере, так было до появления новой работы. Группа учёных из Парижского политехнического института смогла разработать подход, который позволил бы моделировать поведение электронов и куперовских пар в ВТСП-материалах. По их словам, это прорыв, который трудно переоценить. Анализ вскрыл как минимум одну тайну, присущую ВТСП — как возникает в купратах (оксидах меди, обнаруживших сверхпроводимость в 1986 году) псевдощель. Это интересная и загадочная вещь, которой до сих пор не было внятного объяснения (были только две гипотезы). В классических сверхпроводниках энергетическая щель, в которой из электронов образуются квантово запутанные куперовские пары, возникает при температуре ниже критической (когда сверхпроводимость становится возможной). Для случаев ВТСП энергетическая щель может возникать при температуре выше критической. Это означает, что сверхпроводимость может проявляться при высоких температурах, включая комнатные. Надо ли объяснять, что понимание физики явления сулит чудесные открытия? Но с точки зрения теории БКШ эта щель необъяснима, за что она стала называться псевдощелью. Учёные из Франции и Швейцарии теперь готовы объяснить, как и почему она возникает. Для моделирования поведения электронов в ВТСП учёные воспользовались упрощённой моделью Хаббарда, к которой они применили статистический метод Монте-Карло. Модель Хаббарда представила электроны как пешки на шахматной доске, которые могут переходить с одной клетки на другую и выравниваются на ней (в материале) в зависимости от направления спина и даже могут располагаться на одной клетке в случае противоположно направленных спинов. Метод Монте-Карло позволил провести анализ всей «доски» единовременно, что приближает моделирование к естественному процессу. Переход к режиму псевдощели моделирование представило как перестройку электронов на «шахматной доске» от полосовой упорядоченной структуры к пустотам, расположенным как бы в шахматном порядке. Как только исчезала черезполосица, материал приобретал свойства псевдощели. «Наше открытие поможет учёным в их поисках сверхпроводимости при комнатной температуре, Святого Грааля физики конденсированных сред, который позволил бы передавать энергию без потерь, более быстрые аппараты МРТ и сверхбыстрые левитирующие поезда», — отмечают авторы исследования. |
© 1997—2026 3DNews
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
