Сегодня на сайте Китайского национального космического управления (CNSA) появилось объявление, в котором сказано о запуске в 2024 году миссии «Чанъэ-6» по доставке образцов грунта с обратной стороны Луны. Образцы породы с этой части спутника ещё не попадали в руки учёных, что позволяет сохранять интригу.

Источник изображения: wikipedia.org

Автоматическая станция «Чанъэ-6» должна опуститься на поверхность Луны в южной части кратера Аполлон в бассейне Южный полюс (Эйткен). Аппарат окажется в гигантском древнем ударном кратере, что потенциально может обеспечить доступ к образцам пород, выброшенным из недр Луны. Забор грунта с поверхности и с помощью бура из глубины должен обеспечить сбор около двух килограммов образцов. Они могут дать бесценные данные о строении Луны и её геологической истории, включая данные о сейсмической активности.

Повышенная сложность миссии обусловлена тем, что радиосвязь с обратной стороной Луны напрямую с Земли невозможна. Для обеспечения бесперебойной связи со спускаемым аппаратом на орбиту Луны (дальнюю ретроградную или наклонную высокоэллиптическую) сначала будет выведен спутник-ретранслятор «Цюэцяо-2» (Queqiao-2). В прошлом подобная схема использовалась для управления миссией «Чанъэ-4», когда Китай совершил первую в истории человечества посадку на обратной стороне Луны.

Образцы грунта с обращённой к Земле стороны Луны Китай уже вернул на Землю в ходе миссии «Чанъэ-5». Фактически «Чанъэ-6» является дублёром комплекса «Чанъэ-5» и будет работать по похожей схеме за исключением, конечно же, что миссия забора образцов на обратной стороне Луны будет намного сложнее.

Ранее запуск ракеты-носителя «Чанчжэн-5» (Long March 5) с четырьмя космическими аппаратами миссии «Чанъэ-6» на борту ожидался в мае 2024 года. В сегодняшнем сообщении этой информации нет. Ожидаемая продолжительность миссии составит 53 дня, что более чем в два раза дольше, чем в случае возвращения образцов грунта с видимой стороны Луны, которая длилась 22 суток.

Китай перешёл от стендовых испытаний ротационных детонационных двигателей к тестированию их на летающих прототипах. Это позволит создать самые разнообразные гиперзвуковые воздушные транспортные средства, от самолётов до ракет, которые к тому же будут потреблять меньше топлива.

Источник изображения: Bilibili

По сообщению издания South China Morning Post, двигатель FB-1 Rotating Detonation Engine (FB-1 RDE) был разработан совместно Научно-исследовательским институтом промышленных технологий Чунцинского университета и частной компанией Thrust-to-Weight Ratio Engine (TWR), расположенной в Шэньчжэне. Испытания на беспилотном самолёте длиной 5 метров прошли на неизвестном аэродроме в провинции Ганьсу.

В местных социальных сетях распространяется фотография зажжённого двигателя во время рулёжки беспилотника по полосе. Был ли двигатель FB-1 RDE испытан в полёте, не уточняется. Но сам факт создания прототипа двигателя, который разместили на летающем средстве — это настоящее событие. До сих пор было известно только о стендовых испытаниях в крайне громоздких декорациях.

Россия сообщала об испытаниях импульсных детонационных ракетных двигателей ещё в 2016 году. Китай приступил к испытаниям детонационных двигателей около пяти лет назад, а в США добились определённого успеха в испытаниях подобных двигателей в начале этого года. За столь короткое время Китай успел очень и очень удивить, начав испытывать детонационный двигатель на угле. Точнее, на смеси угольной пыли и этилена. Удивил он и сейчас, первым заявив о начале лётных испытаний воздушного судна с детонационным двигателем на борту.

Топливо в детонационном двигателе подаётся либо непрерывно, либо порциями. Российские институты, например, говорили о разработке импульсных детонационных ракетных двигателей. В США и Китае работают над ротационными детонационными двигателями, которые удобны для постоянной подачи топлива, а его детонация порождает кольцевую и закрученную как торнадо взрывную волну, фронт которой начинает распространяться в двигателе со скоростью, значительно превышающей скорость газов, образующихся при сгорании топлива в обычных реактивных двигателях.

По оценкам специалистов, детонационные двигатели смогут также экономить до 30 % топлива, развивая при этом гиперзвуковые скорости. Их другим важным преимуществом также считается способностью гибко управлять тягой от нуля до максимального уровня, что не является сильной стороной реактивных двигателей. Наконец, ротационные детонационные двигатели обещают оказаться проще в эксплуатации и обслуживании.

«Это событие стало важным шагом в реализации комплексной стратегии TWR по развитию технологий детонационных двигателей и полётов с использованием детонационных двигателей», — сообщила компания TWR в сети WeChat.

Ранее в этом году TWR сообщала, что её ротационный двигатель достиг тяги в 1000 Н. В производство он должен быть запущен в течение двух лет. Грубо говоря, это тяга в 100 кг, что не позволяет говорить о каких-либо тяжёлых воздушных аппаратах, но для беспилотников этого будет достаточно.

Китайские учёные сообщили о создании технологии массового производства подложек с атомарно тонкими полупроводниковыми слоями. Новая технология масштабируется до производства 12-дюймовых (300-мм) подложек — самых массовых, продуктивных и наибольших по диаметру пластин для производства чипов. С такими пластинами транзисторы с затвором размером 1 нм и меньше станут реальностью, что продлит действие закона Мура и выведет электронику на новый уровень.

Источник изображения: Pixabay

Современные технологии наращивания слоёв на подложках работают по принципу осаждения материала из точки распыления на поверхность. Для нанесения плёнок толщиной в один атом или около того на крупные пластины эта технология не предназначена. С её помощью можно инициировать рост равномерной по толщине плёнки только на небольшие пластины — примерно до 2 дюймов в диаметре. Для пластин большего диаметра и, тем более, для 300-мм подложек этот метод не годится.

В интервью изданию South China Morning Post профессор Пекинского университета Лю Кайхуи (Liu Kaihui) сообщил, что его группа разработала технологию производства атомарно тонких слоёв на любых подложках вплоть до 300-мм. В основе технологии лежит контактный метод выращивания плёнки с поверхности на поверхность. Активный материал входит в контакт с подложкой сразу по всей её поверхности, давая старт для роста плёнки равномерно во всех её точках. В зависимости от типа активного материала могут быть выращены плёнки нужного состава и даже множество плёнок друг на друге, если это потребуется.

Кроме того, учёные разработали проект установки для выращивания атомарно тонких плёнок в массовых объёмах. Согласно расчётам, одна такая установка может выпускать до 10 тыс. 300-мм подложек в год. Эта же технология подходит для покрытия подложек графеном, что позволит, наконец, внедрить этот интересный материал в массовое производство чипов.

Следует сказать, что учёные заглянули далеко вперёд. Сегодня 2D-материалы (толщиной в 1 атом) только исследуются на предмет использования в структурах 2D-транзисторов и в других качествах. До массового производства подобных решений ещё очень далеко, и предстоит провести много научной работы, пока она не воплотится в серийной продукции. Но это важнейшее направление, которое позволит совершить прорыв в производстве электроники и китайские производители внимательно следят за успехами своих учёных.

Соглашение о научно-техническом сотрудничестве между США и Китаем было подписано ещё в 1979 году, после установления дипломатических отношений, и с тех пор продлевалось каждые пять лет. В июне этого года активисты из числа американских законодателей призвали власти страны прервать эту практику, но научное сообщество США буквально за неделю собрало более тысячи подписей в поддержку продления данного соглашения с Китаем.

Источник изображения: BYD

Открытое письмо президенту Джозефу Байдену (Joseph Biden) было составлено двумя профессорами Стэнфордского университета и подписано более чем 1000 деятелями науки США из местных вузов. Только сотрудничая с коллегами из Китая и других стран, как отмечают авторы письма, можно добиться прогресса в исследованиях в сфере естественных наук и преуспеть в подготовке следующего поколения научных кадров. В минувшую среду Госдеп США заявил, что власти страны рассматривают возможность продления соглашения с КНР как минимум ещё на шесть месяцев. При этом будет продолжаться работа с Пекином по дополнению и усилению положений существующего соглашения.

По словам авторов письма, за прошедшие более чем сорок лет действия соглашения между США и КНР были сформированы прочные и продуктивные связи между членами научного сообщества в обеих странах, был налажен обмен опытом в образовательной сфере, что в итоге принесло США «невероятную выгоду». Как утверждают составители обращения к президенту страны, разрыв связей с КНР по линии научного сотрудничества нанесёт непоправимый вред собственным исследованиям США и работе учебных заведений страны. Продление соглашения, как отметили авторы письма, отвечает собственным интересам США, даже без оглядки на намерения китайской стороны.

В ряде национальных публикаций китайские учёные рассказали об успехах, достигнутых в области электромагнитных пусков. Эта сфера интересна как военным, так гражданским. Электромагнитная пушка может как отправить в цель боевой снаряд, так и запустить в космос небольшой спутник. Китайским разработчикам удалось добиться первенства в этой области, испытав самую мощную в мире пушку Гаусса.

Снаряд для созданной в Китае самой мощной в мире пушки Гаусса. Источник изображения: Naval University of Engineering

Долгие годы военные не видели особенных перспектив в пушках Гаусса — одной из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. КПД подобных систем составляет единицы процентов. Более перспективными считаются рельсотроны, КПД которых может достигать 35 %. Но у пушек Гаусса есть несомненный плюс — это отсутствие износа ствола, что очень и очень выгодно при постоянной эксплуатации.

В пушке Гаусса начальный импульс заставляет снаряд взлететь и поместиться в центре ствола орудия. После этого волна включения катушек электромагнитного поля, расположенных вдоль ствола, разгоняет снаряд и выстреливает его с высокой скоростью. Такие системы быстро перезаряжаются и бьют прицельнее. Отсутствие контактных рельсов, как в рельсотроне, практически исключает износ платформы.

По словам китайских источников, американцы ранее уже создали 120-мм миномёт на эффекте Гаусса. Устройство способно отстреливать 18-кг снаряды. До недавних пор это было самое тяжёлое оружие подобного рода. Но этим летом китайские учёные из Военно-морского инженерного университета испытали созданную ими 30-катушечную пушку Гаусса, которая выстреливала 124-кг снаряды, что стало абсолютным мировым рекордом.

Выпущенный снаряд за менее чем 0,05 с разгонялся до 700 км/ч. Он был способен быстро и точно поразить цель на удалении нескольких километров. Точных характеристик оружия не приводят по соображениям секретности, но возможности электромагнитной платформы поражают и без этого. Это уже не отправка снарядов, а запуск небольшой ракеты.

Улучшить платформу электромагнитных запусков помогла новая система экранирования электроники. Сила электромагнитного поля в стволе такова, что обычное экранирование не могло защитить встроенные в снаряд датчики, а без них учесть все нюансы поведения снаряда в стволе очень трудно. Учёным пришлось разработать систему экранов, которые не давали мощным электромагнитным импульсам оказывать влияние на встроенные в снаряд приборы. Очевидно, это же потребуется и для запуска на подобных ускорителях спутников, если до этого дойдёт дело.

Противостояние КНР и западных стран, а также их ближайших союзников в Азии, вынуждает китайские компании активно тратиться на собственные разработки, повышающие технологический суверенитет страны. За предыдущие пять лет китайские компании увеличили расходы на исследования более чем в два раза, как показывает статистика.

Источник изображения: BYD

По информации Nikkei Asian Review, представленные на китайских фондовых площадках местные компании за предыдущие пять лет потратили на исследования и разработки $228 млрд, что в 2,6 раза выше итогов предыдущей пятилетки. Примером может служить успех компании Jiangsu Shemar Electric, выпускающей изоляцию для электрокабельной продукции из композитных материалов, которые постепенно приходят на замену керамике по причине более высокой безопасности и увеличенной долговечности. Созданные компанией изоляторы из композитных материалов вывели её на лидирующие позиции в мире, на рынках США и Европы её продукция уже занимает 90 %.

До сих пор китайские компании старались создавать свои технологии на базе уже существующих зарубежных аналогов, и на этапе удовлетворения спроса на внутреннем рынке Китая такой подход себя оправдывал. Для развития бизнеса в мировом масштабе, однако, уже приходится прибегать к уникальным разработкам. Всего в китайских компаниях, представленных на национальных фондовых площадках, трудится 3,08 млн исследователей и специалистов по НИОКР. В штате Jiangsu Shemar Electric, например, таковых насчитывается 14 % от общей численности персонала.

Крупнейший в Китае производитель гибридов и электромобилей BYD располагает штатом из 69 697 разработчиков, более 8 % из них обладают различными учёными степенями. Многие из сотрудников этого подразделения BYD получали образование в престижных вузах США и Европы. Благодаря высокому научному потенциалу компании удалось разработать высокоэффективные тяговые аккумуляторы семейства Blade, которые сочетают высокую плотность хранения энергии с умеренной себестоимостью, базируясь на традиционном для Китая химическом составе с комбинацией лития и фосфата железа.

В компании Hygon Information Technology, которая в своё время успела получить лицензию AMD на адаптацию процессоров этой американской марки для продажи на китайском рынке, доля исследователей в штате достигает 90 %. Они способны в среднем зарабатывать по $124 000 в год, хотя многим из них ещё нет сорока лет. Это лишь несколько примеров высокой активности китайских компаний в сегменте научных исследований и прикладных разработок.

Китайский фонд финансирования фундаментальных исследований взял под крыло разработку в стране технологий создания чипов из нескольких кристаллов, то есть из чиплетов. Фонд NSFC сообщил, что выделит $6,4 млн на примерно 30 проектов по созданию суверенных технологий в области чиплетостроения. Такая компоновка рассматривается как способ повысить функциональность и производительность микросхем для всех сфер экономики и науки, что также защитит от санкций.

Пример горизонтального и вертикального расположения чиплетов. Источник изображения: Veeco Instruments

Заявки на конкурс проектов будут приниматься в первых числах сентября. Финансирующий орган интересуют разработки, которые помогли бы освоить производство, компоновку, разборку и повторное использование чиплетов при производстве чипов. Деньги на проекты будут выделяться сроком до трёх лет. От разработчиков ждут результат, но обещают строго не судить, если его не будет или он не оправдает вложений.

Как в своё время сообщало агентство South China Morning Post, ещё в марте в кулуарах одного из мероприятий министр науки и технологий Ван Чжиган (Wang Zhigang) заявил, что страна должна «работать над развитием исследовательской среды, которая терпимо относится к неудачам и поощряет исследователей тратить больше времени». Это связано с тем, что исследования «в фундаментальных областях часто не имеют чёткого пути, поскольку методы зачастую новы и непонятны и это ведёт к относительно высокому проценту неудач».

В то же время разработка технологий производства и использования чиплетов относятся к области практических знаний и большой вопрос, как методы финансирования большой науки, где «выхлоп» часто непредсказуем, скажутся на курировании полупроводниковых проектов. В любом случае Китаю надо самостоятельно заниматься чиплетами. Санкций для него будет ещё много интересных и разных и опыт в производстве высокоинтегрированной электроники обязательно окажется востребованным, какой бы они ни был.

В Китае приступили к строительству 40-м башни падения и проектируют башню высотой свыше 200 метров, чтобы проводить предварительные испытания космических приборов в условиях микрогравитации. Новинка даст возможность воспроизведения гравитации любой силы для имитации силы тяжести на Луне, Марсе или на других небесных телах. Опыты на Земле помогут увеличить научную отдачу от работы приборов в космосе.

Линейный электродвигатель для разгона и торможения полезной нагрузки. Источник изображения: SCMP

Сегодня самая высокая башня падения расположена в Бремене в местном университете. Её высота составляет 146 м с трубой для создания микрогравитации длиной 110 м. Это позволяет запускать приборы и экспериментальные установки в свободный полёт длительностью 10 с. Китайская установка MEFEL (Microgravity Experiment Facility with Electromagnetic Launch) будет способна создавать микрогравитацию в течение 4 с. Для запуска, разгона и торможения пакета с приборами будет использован линейный двигатель, что похоже на работу электромагнитной катапульты для запуска самолётов с палубы авианосца.

По словам разработчиков, установка позволит проводить до 100 экспериментов в день с потреблением электричества для каждого из них на уровне 1 кВт·ч. Передовая система запуска и торможения обеспечит мягкое обращение с экспериментальными приборами, которые на этапах запуска и торможения подвергаются повышенным нагрузкам. Это обеспечит линейный электродвигатель длиной три метра.

Проект комплекса с башней падения в Пекине

Башня падения, которую построят в Пекине, будет подготавливать эксперименты для проведения на космической станции. Предварительная обкатка экспериментов на земле обеспечит гарантию наилучшего проведения опытов в космосе в условиях настоящей микрогравитации.

Наконец, амбиции Китая в отношении покорения Луны, Марса и космоса в целом обещают проявиться в следующем поколении башен падения, в которых микрогравитация будет поддерживаться 20 с, а пакет научных приборов может весить до 500 кг.

Издание South China Morning Post сообщает, что учёные из Нанкинского университета создали самую эффективную в мире солнечную ячейку из двух слоёв перовскита. КПД новой ячейки достиг значения 29 %. Но самое интересное, что учёные создали компанию для начала массового производства перовскитных солнечных элементов, линии которой разовьют достаточную мощность уже к сентябрю этого года.

Источник изображения: Nanjing University

Группа китайских исследователей побила собственный рекорд, установленный в июне прошлого года. Тогда КПД тандемной перовскитной ячейки достиг 28 %. За год группа улучшила результат и теперь заявляет о достижении самой высокой в мире эффективности для данного типа ячеек — на уровне 29 %.

Отметим, тандемные ячейки из перовскита и кремния показывают более высокие результаты. По последним данным — это 33,2 %. Тем не менее, тандемные ячейки из одного лишь перовскита, точнее, из двух соединённых друг с другом перовскитных плёнок, в перспективе обещают оказаться предпочтительнее иных вариантов.

Перовскит при массовом производстве будет дешевле кремния. Китайцы, например, рассчитывают снизить цену на солнечные ячейки из перовскита в два раза по сравнению с кремниевыми. Кроме того, ячейки из перовскита можно выпускать по струйной технологии и делать их очень и очень тонкими, а это даст возможность наложить плёнку на поверхность едва ли не любой кривизны.

Добиться рекордного КПД для тандемной ячейки из одного лишь перовскита учёные смогли благодаря оптимизации промежуточного слоя, который должен был быть максимально прозрачным и обладать максимально возможной проводимостью для электронов. Верхний слой перовскита в тандеме был подобран для поглощения более коротких длин волн солнечного света, а нижний — более длинных.

Имитация длительного времени службы показала, что новые ячейки сохраняют эффективность на уровне 90 % после 600 часов непрерывной работы под солнечным светом.

Для коммерческого продвижения разработки учёные создали стартап Renshine Solar. В этом году компания подписала соглашение о совместном промышленном проекте с правительством города Чаншу в провинции Цзянсу и построила производственную линию, которая должна достичь мощности 150 МВт уже к сентябрю (в новости не уточняет, но это скорее, годовая мощность производства). О перовскитных ячейках много говорят учёные, и было бы интересно увидеть их в живой природе.

Китайский национальный регулятор в сфере ядерной энергетики дал зелёный свет опытной эксплуатации первой в мире АЭС на ториевом топливе. Успех мероприятия будет означать продвижение Китая в сторону энергетической независимости. По некоторым подсчётам, запасов тория в стране хватит на 20 тыс. лет снабжения Поднебесной электричеством и теплом. Более того, стартовал проект по созданию малого модульного реактора на тории — их будут ставить везде.

Источник изображения: Pixabay

В своё время проект ториевого реактора Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук попал на первые страницы национальных газет. Во время закладки первого камня при строительстве комплекса была приглашена группа даосских монахов для обращения к небесам за благословением проекта. Работы стартовали в 2018 году и были завершены за три года вместо расчётных шести лет. Но затем проект забуксовал. Руководству института понадобились два года на согласование работ с экологами и регулятором, чтобы доказать его безопасность.

Разрешение на опытную эксплуатацию ториевого реактора выдано 7 июня 2023 года. Реактор и 2-МВт электростанция на его основе построены в провинции Ганьсу в городе Вувее (Увэйе) на окраине пустыни Гоби. В этом проявилась главная особенность ториевых реакторов — вода для их охлаждения не нужна. Теплоноситель — расплав солей — одновременно является транспортом для доставки топлива в зону реактора и он же выводит отработанное топливо из активной зоны.

Ториевые реакторы считаются намного безопасней классических атомных. Вода используется только во втором контуре и не контактирует с радиоактивными материалами. Даже в случае аварии ториевый реактор просто остынет без новой порции топлива без взрывов и разброса радиоактивных веществ. Это идеальный вариант для засушливых районов. В институте поделились новостью, что стартовала разработка малых модульных реакторов на ториевом топливе. В случае успеха технология может быть реализована не только на местном рынке, но также среди стран-партнёров Китая.

Этим проектом интересуются специалисты во всём мире. Два года назад после завершения строительства проект был благосклонно встречен в научной среде и удостоился обзора в журнале Nature. В США в 60-е годы прошлого века пытались создать ториевые реакторы, но они так и не вышли из стен лабораторий. Сегодня интерес к жидкосолевым реакторам на ториевом топливе возвращается. Проекты начали рассматривать в Швейцарии и Норвегии.

Источник изображения: Nature

Принцип работы ториевого реактора строится на ядерной реакции изотопа тория-232 в процессе облучения вспомогательным радиоактивным топливом. Изотоп поглощает нейтроны и образует уран-233. Дальше происходит обычная для ядерных реакторов реакция расщепления урана с выделением тепла. Солевой раствор нагревается примерно до 450 °C и постепенно продвигается по тепловому контуру, отдавая тепло воде, которая превращается в пар и вращает турбину. Если испытания окажутся многообещающими, то уже к 2030 году будет построена опытная ториевая АЭС мощностью до 400 МВт.

Китай значительно продвинулся в разработке, патентовании и реализации квантовой связи и на академических направлениях, но по практической реализации квантовых компьютеров он плетётся в хвосте у США. Новейшая китайская квантовая платформа Wukong будет в шесть раз слабее системы IBM Quantum System Two, и ликвидировать это отставание придётся годами.

24-кубитовая система Wuyuan. Источник изображений: Origin Quantum

Как сообщило руководство китайской компании Origin Quantum Computing Technology, 72-кубитовая система Wukong — на сегодня самая мощная в Китае — проходит финальное тестирование и в июле поедет к заказчику. В феврале этого года компания призналась, что свою первую «серийную» квантовую систему она поставила неназванному клиенту ещё в 2021 году. На Западе аналогом квантовых систем Origin Quantum Computing можно считать квантовые компьютеры компании IBM. В каждом случае это законченные платформы, готовые для эксплуатации клиентами, а не конструктор «сделай сам».

Поскольку в конце прошлого года компания IBM анонсировала 433-кубитовые сверхпроводящие процессоры и системы Quantum System Two на их основе, китайский серийный компьютер номинально будет в шесть раз слабее американского. Это чисто условное сравнение, но примерно даёт понять степень отставания китайских разработчиков от их американских коллег. По мнению руководства Origin Quantum Computing, они отстают от IBM и западных разработчиков квантовых вычислительных платформ на 3–4 года. На преодоление этого отставания понадобятся годы напряжённой работы, даже не считая «бонуса» в виде санкционного давления.

Санкции видятся руководству китайского разработчика серьёзной помехой. Квантовые чипы требуют современных литографических техпроцессов и редких материалов. В частности, компания Origin Quantum Computing видит проблему в прекращении поставок в Китай оборудования японского производства для электроннолучевой литографии. Компания ищет и находит пути для ухода из-под санкций, например, она начала совместные исследовательские проекты с тайваньской компанией Powerchip Semiconductor Manufacturing, у которой СП Nexchip с властями Хэфэя, где располагается главный офис Origin Quantum Computing.

Компания PSMC — это третий по величине тайваньский чипмейкер. Самые тонкие его техпроцессы — это 55-нм, которые не подпадают под санкции США. Производства Powerchip могут выпускать сотни тысяч процессоров Origin Quantum Computing и закроют потребность компании в чипах. Это не позволит догнать техпроцессы и квантовые чипы Intel, но обеспечит развитие квантовой отрасли в Китае.

Компания Origin Quantum Computing образована в 2017 году двумя китайскими учёными и аккумулировала все передовые академические знания в области квантовых вычислений в стране. Её специалисты разрабатывают целый спектр квантовых процессоров, от сверхпроводящих до спиновых. Из всего этого многообразия что-то да выйдет. Также компания может похвастаться единственными практическими квантовыми компьютерами в Китае, которые можно назвать серийными.

Китайский фотонный квантовый компьютер «Цзючжан» смог обработать ориентированные на задачи искусственного интеллекта алгоритмы в 180 млн раз быстрее самого мощного классического компьютера. Это ещё не тотальное преимущество квантовых технологий, но очевидное приближение к их внедрению.

Квантовая система «Цзючжан». Источник изображений: University of Science and Technology of China

В опубликованной в издании Physical Review Letters статье, сообщает газета South China Morning Post, китайские учёные сообщили об обработке компьютером «Цзючжан» 200 тыс. выборок с использованием моделирования случайного поиска и отжига (поиск минимумов) менее чем за одну секунду. Классический суперкомпьютер только на каждую выборку потратил бы 700 секунд, что в сумме составило бы пять лет непрерывных расчётов. По словам исследователей, проблемы, решаемые их квантовым компьютером, могут быть применены к интеллектуальному анализу данных, обработке биологической информации, сетевому анализу и исследованиям в области химического моделирования.

Фактически Китай намекнул на достижение квантового превосходства в одной из областей искусственного интеллекта, и это не первый случай достижений учёных Поднебесной в сфере квантовых технологий. Так, квантовый компьютер «Дзучунжи» (Zuchongzhi ) на сверхпроводящих кубитах уже доказал квантовое превосходство на задачах генерации случайной строки с последующим сравнением с теоретическими данными. Он даже оказался на несколько порядков быстрее квантового компьютера Google Sycamore, который Google назвала первым в мире «превосходным» квантовым компьютером. Позже исследователи оптимизировали классический алгоритм и сильно приземлили квантовое преимущество этих систем в работе над этой узкоспециализированной задачей, но теперь прорвало в новом месте — в сфере алгоритмов ИИ.

Ранее фотонная система «Цзючжан» (Jiuzhang) показала преимущество на задачах с Гауссовой бозонной выборкой, которую она решала в трлн раз быстрее классических систем.

Комментируя статью китайской команды, рецензент написал в журнале American Physical Societ: «Результат расширяет список задач, в решении которых современные шумные квантовые компьютеры имеют преимущество перед классическими компьютерами». В то же время остаётся множество задач, при решении которых квантовые компьютеры не имеют такого преимущества перед классическими, особенно, если начать оптимизировать классические алгоритмы. Квантовым системам придётся доказывать своё превосходство шаг за шагом и, прежде всего, по той причине, что сегодня мало кто понимает, как и для каких целей это делать.

В Поднебесной в ответ на призыв руководства Китая расширить изучение земных недр стартовал проект по бурению сверхглубокой скважины на 10 тыс. метров. Объект начал работу 30 мая в регионе Синьцзян, известном своими нефтяными бассейнами. Ожидается, что шахта небольшого диаметра пройдёт через десяток континентальных пластов и позволит узнать реальный состав пород в регионе и провести ряд геологических наблюдений.

Кольская сверхглубокая скважина. Буровая первого этапа (глубина 7600 м), 1974 год. Источник изображения: ru.wikipedia.org

С годами выяснилось, что пробурить в земле вертикальное отверстие больше трёх-пяти километров — это невообразимо сложная задача. Не считая наклонных шахт для добычи нефти и газа, самой глубокой вертикальной шахтой была и остаётся Кольская сверхглубокая скважина, вгрызшаяся в землю до глубины 12 262 м. Оказалось легче сотни раз слетать в космос, чем второй раз пробурить землю до слоёв возрастом сотен миллионов лет.

Китайская сверхглубокая скважина призвана провести разведку недр и больше рассказать о вероятной сейсмической активности региона. Немаловажным аспектом работ станет отработка уникальных технологий бурения, которые наверняка будут востребованы в других проектах, например при глубоководном бурении дна океана. Возможно и даже наверняка в планах Китая есть и другие множественные цели проведения подобных работ, но связующим звеном для всех них будет технологическое развитие. Но даже с учётом современных технологий и по прошествии полувека рекорд Кольской сверхглубокой останется непревзойдённым.

Международная группа учёных во главе с китайскими академиками разработала технологию производства гибких фотоэлектрических панелей из обычного кристаллического кремния. Ранее присущая кремнию хрупкость не позволяла мечтать о подобном, заставляя учёных искать гибкость в перовскитах и сложных химических соединениях. Теперь же отказ от экзотики сэкономит средства и позволит быстро внедрить новинку в носимой и другой электронике.

Источник изображения: Nature

О перспективной разработке учёные из Шаньянского института микросистем и информационных технологий (SIMIT), китайского Университета Tongwei (TW), Университета науки и технологий Чанша, Юго-Западного нефтяного университета, Университета Сухоу и Университета Бэйхан сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature. Работе предшествовало тщательное изучение поведения обычных кристаллических фотоэлектрических ячеек под физической нагрузкой. Детальное изучение процессов образования трещин в материале позволило выявить слабые места и устранить их.

Оказалось, что под физической нагрузкой на изгиб трещины в солнечных ячейках из кристаллического кремния начинают образовываться в районе кромки. В профиль структура материала в таких местах напоминает зигзаг с острыми пиками и впадинами. Уточним, речь идёт о так называемых гетеропереходных солнечных ячейках, когда кристаллический кремний обволакивается с обеих сторон тонкоплёночным слоем аморфного кремния. Такая конструкция повышает КПД. В то же время в структуре ячейки появляются зигзагообразные переходы от одного материала к другому.

Учёные догадались сгладить острые переходы в материале, придав пикам и впадинам U-образную форму. Для этого потребовалось разработать специальный техпроцесс, и он был испытан на реальном производстве. Испытания показали, что изменение структуры кремния только в кромке фотоячейки резко повышает прочность кристаллического кремния на изгиб. При этом по всей рабочей поверхности ячейки материал не подвергался изменению, что позволяет удержать КПД ячейки почти на прежнем уровне.

Эффективность изготовленной новым способом гибкой гетеропереходной солнечной ячейки оказалась на уровне 23,3 %. Дополнительное нанесение на ячейку антибликового покрытия на основе фторида магния (MgF₂) повысило её КПД до 24,50 %. Для сравнения, эффективность классической «толстой» гетеропереходной солнечной ячейки достигает 25,83 %. Новинка потеряла совсем немного, но приобрела гибкость — качество, востребованное для производства носимой электроники, аэрокосмических солнечных элементов и, в целом, для массы нужд в солнечной энергетике, где присущая кремнию жёсткость зачастую мешала внедрению.

Наконец, предложенная технология производства позволит сэкономить на кремнии и сделать фотоэлектрические ячейки из кристаллического кремния дешевле, что также будет означать снижение стоимости выработки электроэнергии этими ячейками.

Обновлённая статистика по научным работам, опубликованным в 2022 году в ведущих мировых научных журналах, поведала о рекордном росте статей за авторством китайских учёных. Впервые в истории учёные из Китая превзошли своих американских коллег по вкладу в мировые научные публикации. Надо ли говорить, что эта тенденция будет только нарастать?

Источник изображения: Pixabay

Соответствующий подсчёт ведёт издание Nature. Для этого в 2014 году был введён соответствующий маркер — Nature Index, который учитывает место постоянного проживания авторов научных работ. Авторство исследуется для публикаций в 82 мировых журналах, включая рецензируемые и самые престижные из них — это Cell, Nature, Science и Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Согласно обновлённым данным Nature Index, о чём подробно обещают рассказать в следующем месяце, в 2022 году авторы из Китая по количеству публикаций впервые обогнали авторов из США. В частности, авторы из Китая вышли на первое место по публикациям в сфере наук о Земле и окружающей среде, хотя уступили в области наук о жизни (медицина, биология и тому подобное). Впереди авторы из Китая были в физике, химии и других дисциплинах. Кстати, в области физики и химии авторы из Поднебесной вышли на первое место по вкладу в публикации ещё в 2021 году. В целом индекс Nature с самого начала показывал стабильный рост участия авторов из Китая в научных публикациях.

Отметим, при расчёте вклада в ту или иную статью учитывается процент авторов из каждой страны. Если все авторы из одной страны, то статье присваивается индекс «1». Если среди авторов учёные из других стран проживания, то индекс будет меньше единицы. Итого, в 2022 году на долю авторов из Китая в совокупности набрали индекс 19 400, а на долю авторов из США — 17 610.

Интересно отметить, что в суперпрестижных журналах Nature и Science доля авторов из США резко лидирует: 790 Nature Index у США против 186 у Китая. Также Китай отстал в категории, где хотя бы один из авторов был китаец или американец: 23 500 у Китая против 25 200 у США. Иначе говоря, американские авторы поучаствовали в большем числе исследований, удостоившихся публикации в престижных журналах из охватываемого Nature Index списка.

В Китае давно не скупятся на науку, что дало ощутимый результат. По данным Национального бюро статистики, Китай занимает второе место в мире по объёму расходов на научные исследования: в 2022 году объем финансирования НИОКР превысил 3 трлн юаней ($426,6 млрд).

В заключение напомним, что речь давно уже идёт не о количестве, а о качестве научных статей китайских авторов. По общему объёму научных публикаций Китай обошёл США ещё в 2016 году, а по качеству — в виде частоты цитирования публикаций — сделал это в прошлом году.