Главная Карта сайта Контакты Ссылки Авторам

Яндекс.Метрика
Главная

Популярное

Разработка НИТУ «МИСиС» вывела российский квантовый компьютер на мировой уровень

(0 голосов)


Физики лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и двух институтов РАН создали самый качественный в мире усилитель сигнала для квантового компьютера. Устройство может применяться также в радиотелескопах и других приборах, работающих со сверхслабым радиоизлучением.

 

Us1.jpg

Создание квантового компьютера — одна из главных практических целей, которых пытаются достичь физики, занимающиеся изучением сверхпроводящих материалов. За счет довольно своеобразного метода вычисления квантовый компьютер может эффективно решать задачи, которые обычным компьютерам пришлось бы вычислять очень долго. Например, квантовый компьютер способен за короткое время взломать существующие системы шифрования данных или разработать новые, более высокого порядка, рассортировать данные на всех компьютерах Земли или выдать, в конце концов, точный прогноз погоды на ближайшие пару дней.

Ka1.jpg

Особенность основного элемента квантового компьютера — квантового бита или, как его сокращенно называют, кубита в том, что он может принимать не только состояния «0» или «1», но также множество промежуточных. За счет таких свойств кубита вычисления в квантовом компьютере происходят в миллиарды раз быстрее, чем в обычном.

Правда, результат вычисления квантового компьютера верен только с определенной долей вероятности, потому что состояние кубита может измениться из-за случайного воздействия. Дело в том, что величина энергии, которой оперируют физики при работе с квантовым компьютером, очень мала. Достаточно сказать, что обычный фотон из оптического диапазона, попавший в кубит, может внести в систему невообразимый хаос. Поэтому ученые работают с системами, в которых программирование кубитов происходит при помощи фотонов, обладающих длиной волны в СВЧ-диапазоне, потому что их энергия в миллион раз меньше, чем у оптических.

Одна из самых сложных задач при создании квантового компьютера — считывание информации о состоянии кубита. Сложность задачи обусловлена не только малыми энергиями считываемых фотонов, но и посторонними шумами, изменяющими состояние системы. Поэтому неотъемлемая часть таких систем — усилитель сигнала, который позволяет лучше считать информацию о фотоне. Однако именно он обычно вносит большую часть шумов, что и понижает точность вычислений. Поэтому ученым приходится проводить тысячи однотипных вычислений, чтобы повысить вероятность получить правильное решение. И хотя это все равно быстрее, чем в обычном компьютере, исследователи работают над повышением точности расчетов, чтобы сократить количество вычислений и ещё больше повысить их скорость. Поэтому создание усилителя с минимальным уровнем шума стало одной из ключевых задач построения квантового компьютера. Несколько ведущих лабораторий мира уже предложили свои решения, но купить эти разработки невозможно. И теперь российским ученым тоже удалось освоить данную технологию.

«Ученые лаборатории „Сверхпроводящие метаматериалы“ НИТУ „МИСиС“ под руководством профессора Алексея Устинова в сотрудничестве с коллегами из Института физики твердого тела РАН и Института радиотехники и электроники РАН впервые в России разработали сверхпроводящий усилитель сигнала от кубита, который издает минимально возможный уровень шума, — сообщила ректор НИТУ „МИСиС“ Алевтина Черникова. — Разработка мирового уровня обладает коммерческим потенциалом, созданные усилители могут применяться в радиотелескопах».

Ведущий научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» д.ф.-м.н., профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий Александр Карпов пояснил, что «минимально возможный уровень шума» по сути означает «издает шум на уровне вакуума». По словам ученого, создать абсолютно бесшумный усилитель невозможно в принципе, потому что фоновый шум издает даже вакуум: в нем периодически рождаются и погибают пары частица-античастица. Эти флуктуации вакуума и вносят небольшой хаос в систему. Поэтому минимальный уровень шума, который можно достичь при создании сверхпроводниковых элементов, равен вакуумному. Этот уровень называют квантовым пределом. Достичь его ученым из НИТУ «МИСиС» удалось, заменив материал, из которого изготовлен усилитель, на сверхпроводник.

«Эти усилители могут использоваться не только в квантовых компьютерах, но и в других системах из области квантовой информатики, где используется механизм считывания квантового состояния системы, — подчеркнул профессор Карпов. — Например, в датчиках космического излучения на радиотелескопах. А так как приобрести зарубежные аналоги усилителей невозможно, разработка будет иметь коммерческий спрос, по меньшей мере, на всей территории России».

Доктор Карпов отметил вклад в работу сотрудника лаборатории Ильи Беседина, а также аспиранта Ивана Токмакова.

  Источник: РадиоЛоцман

 

Усилитель 100W

(32 голосов)

 

 

amp100w.png

 

Этот несложный  усилитель  на транзисторах 2SC3858 и 2SA1494 обеспечивает 100w  на нагрузке 8 Ом.  При тестировании с нагрузкой 4 Ом он  выдал 150W (при использовании этого режима необходимо использовать хороший радиатор).
R6  -  резистор обратной связи, чем выше его значение, тем больше коэффициент усиления. Соответственно при его увеличении ниже качество звука  (рекомендуется: максимум 100К, минимум 33К).
При сборке усилителя используйте оригинальные компоненты.  Для этого измерьте коэффициент усиления транзисторов 2SC3858, 2SA1494  и сравните его с паспортными данными, если он меньше, то вероятнее всего транзистор не оригинальный. Первое включение производите через лампу накаливания (гирлянду ламп) 60-100w, далее  измерьте напряжения смещения на транзисторах и напряжение на выходе усилителя, оно должно быть 0v.


shema_amp100w.png


 



Источник:  construyasuvideorockola.com

Печатная плата и инструкция по сборке усилителя:  http://construyasuvideorockola.com/downloads/amp_741.pdf

 (добавлено еще два варианта исполнения усилителя)

 

Импульсный блок питания 1000W на IGBT транзисторах

(11 голосов)

Силовая часть  собрана по мостовой схеме на мощных IGBT транзисорах B1- B4 (на схеме отсутствует ЭМИ фильтр). D1-D4 - диодный мост. R6 и RS1 - схема плавного включения,  обеспечивает постепенный заряд фильтрующего конденсатора С3, исключая бросок тока. С5, R7, R8 - схема запуска ШИМ контроллера. С2, R10 - демпфирующая цепь. LR1-LR2, D5-D8, R9, WR - регулировка выходного тока.

   1200w_1.jpg

Список радиодеталей силового блока:

Предохранители
F1- 5A

Транзисторы  IGBT
B1, B2, B3, B4 – G20N60
 
 Диоды
D1, D2, D3, D6 – 6A10 ( 6A 1000V)
D7, D8, D9, D10 – 4148

Конденсаторы
C1 – 2,2uF 630V
C2 – 332  630V (3300pF, 3,3nF, 0,0033 uF )
C3 – 600uF 400V, электролитический
C4 – 220uF 400V, электролитический
C5 – 22uF 400V, электролитический
C6 – 104 (100nF, 0,1uF)

Резисторы
RB1, RB2, RB3, RB4 – 3,3K
R5 – 10K
R6 –100/10W
R7 – 10K/2W
R8 – 120K/2W
R9 – 150
R10 – 51/10W
RW – 510, подстроечный

Реле
RS1-  12V 10A

LR1, LR2 – трансформатор тока
ферритовое кольцо 20*12*6  2000НМ, вторичная обмотка LR2 - 100 витков провода 0,12- 0,15 мм2,  первичная обмотка  LR1— перемычка, пропущенная через кольцо.

1200w_6.jpg

 

 

PM1  Блок ШИМ контроллера собран на микосхемах TL494 и IR2181, способен управлять мощными IGBT или MOSFET транзисторами с током до 60А. С помощью этого блока возможно построение мощного блока питания по мостовой схеме от 1 до 3 кВт.

   1200w_4.jpg

 1200w_5.jpg

 

Список радиодеталей ШИМ контроллера:

Микросхемы
TL494
IR2181 – 2шт.

Диоды
UF 407 – 2шт.
Zener 18V

Конденсаторы
224 (200n, 0,22uF) – 3шт
103 (10n, 0,01uF) – 2шт.
102 (1000pF, 1n) – 1шт.
100uF*35V – 1шт.
100uF*16V – 1шт.

Резисторы
10 – 4шт.
51 – 1шт.
1К – 4шт.
2К – 5шт.
10К – 1шт
15К – 1шт.
82К – 2шт.

 

Вторичные цепи с однополярным питанием и силовой трансформатор

1200w_2.jpg

Силовой трансформатор изготовлен на сердечнике ЕЕ55 материал N87 . Первичная обмотка N1 - 0,35*6=35 витков, N2,N3 - 0,55*10=6+6 витков, N4-0,55=3 витка, N5 - 0,55=2 витка.

Дроссель L1 изготовлен на сердечнике ЕЕ55 материал N87 0,55*20=9 виков

Стабилизатор V1 - 12V, питание вентилятора и реле Rs1. Стабилизатор V2 - 18V, питание Шим контроллера. WR1 - регулировка выходного напряжения.

 

 Вторичные цепи с двухполярным питанием и силовой трансформатор

 1200w_3.jpg

   

Силовой трансформатор изготовлен на сердечнике ЕЕ55 материал N87 (при расчете программой Lite-CalcIT, размер сердечника: E 42/21/20 N87) . Первичная обмотка N1 - 0,35*6=35 витков, N2,N3 - 0,55*4=9+9 витков, N4-0,55=3 витка, N5 - 0,55=2 витка.

Дроссель L1а L1b  изготовлен на сердечнике ЕЕ55 материал N87 0,55*10=9+9 виков (противоположное направление намотки).

Стабилизатор V1 - 12V, питание вентилятора и реле Rs1. Стабилизатор V2 - 18V, питание Шим контроллера. WR1 - регулировка выходного напряжения.

 

 

 

 

 
Загрузка...