`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Изменения в рейтинге суперкомпьютеров Top500 вносят модели в середине списка

В первых 10 местах списка Top500 новых участников не было, но было много интересного ниже, где фокус был на энергоэффективности и использовании GPU.

Поскольку в верхней части списка суперкомпьютеров Top500.org изменений не произошло, то чтобы увидеть реальную историю нужно посмотреть дальше.

Top500.org опубликовала 49-е издание своей двухгодичной таблицы суперкомпьютерной лиги в понедельник, 19 июня, и снова китайские компьютеры Sunway TaihuLight 93 PFLOPS и Tianhe 2 33,9 PTFLOPS возглавляют список.

Новая модель швейцарского суперкомпьютера Piz Daint на базе GPU удвоила производительность до 19,6 PFLOPS (19,6 квадриллионов операций с плавающей запятой в секунду), переместив ее с восьмого на третье место и потеснив пять других компьютеров. Самый быстрый компьютер США Titan теперь находится на четвертом месте.

Это касается изменений в десятке лучших, и если не смотреть дальше, то можно было бы подумать, что производители суперкомпьютеров заснули.

Но суперкомпьютеры среднего класса продолжают становиться более мощными.

С ноября прошлого года 108 из них поднялись в рейтинге выше китайского компьютера, занявшего 500-е место с производительностью 432 TFLOPS, построенного компанией Sugon в 2015 году с использованием процессоров Intel Xeon. Он был на 392-м месте в ноябре прошлого года, а в рейтинге годом ранее – на 213-м месте.

Эти компьютеры среднего класса не просто становятся более мощными, они также становятся более энергоэффективными.

В списке Top500 имеется информация о потреблении энергии только для 369 компьютеров. В этом году было построено девять из десяти наиболее эффективных, шесть из которых – в Японии.

Лучшим при преобразовании ватт на флопсы был японский Tsubame 3.0. Построенный Hewlett Packard Enterprise: он использует сочетание процессоров Intel Xeon и графических процессоров Nvidia Tesla P100, показывая 14,1 GFLOPS/Вт. Его общей производительности 1,9 PFLOPS было достаточно, чтобы занять в рейтинге 61-е место.

Построенный Cray швейцарский Piz Daint ненамного отстает от него с точки зрения эффективности: он обеспечивает 10,4 GFLOPS/Вт, также используя сочетание процессоров Intel Xeon и Nvidia Tesla P100.

Сопроцессоры набирают обороты в Top500: 71 система использует графические процессоры Nvidia, 14 включают Xeon Phi и три – сочетание обоих.

HPE построила больше суперкомпьютеров, вошедших в Top500, чем любой другой производитель, с долей 28,6% по сравнению с 28% год назад. Ее суперкомпьютеры не являются одними из самых мощных: они составляют лишь 16,6% от вычислительной мощности Top500.

Cray и IBM непропорционально представлены в верхней части списка, построив соответственно 11,4% и 5,4% машин, но обеспечив 21,4% и 7,5% вычислительной мощности соответственно.

Чтобы представить эти цифры в перспективе, можно отметить, что 12,5% вычислительной мощности Top500 обеспечивается одной машиной Sunway TaihuLight, построенной Национальным исследовательским центром Китая по параллельной вычислительной технике и технологиям (NRCPC).

Изменения в рейтинге суперкомпьютеров Top500 вносят модели в середине списка

Швейцарский Национальный центр супервычислений

Спинтроника прогрессирует благодаря новым магнитным туннельным переходам

В течение последних двух десятилетий магнитные туннельные переходы (MTJ) играли центральную роль в спинтронных устройствах, таких как считывающие головки жестких дисков и энергонезависимые магниторезистивные запоминающие устройства произвольного доступа (MRAM), и исследователи постоянно работают над улучшением их производительности. Одним из самых выдающихся достижений, ускоривших практические применения технологии, была реализация гигантской туннельной магниторезистивности (TMR) с использованием кристаллического барьера соляного типа MgO. Теперь японская команда исследователей смогла использовать MgGa2O4 для туннельного барьера, основной части MTJ, в качестве альтернативного материала более традиционным изоляторам, таким как MgO и MgAl2O4.

MTJ имеет слоистую структуру, состоящую из наноразмерного изолирующего слоя, называемого туннельным барьером, зажатого между двумя магнитными слоями. Одним из наиболее важных показателей производительности MTJ является коэффициент туннельного магнитосопротивления (коэффициент TMR), величина изменения сопротивления. В качестве туннельного барьера обычно используется оксид магния (MgO), так как можно легко получить большой коэффициент TMR.

«Чтобы расширить диапазон применения MTJ, мы хотели бы значительно отрегулировать свойства MTJ, заменив материал туннельного барьера, - сказал Хироаки Сукегава (Hiroaki Sukegawa), ученый из Национального института материаловедения в Японии. - В частности, для многих приложений MTJ нам необходимо иметь большой коэффициент TMR и низкое сопротивление устройства, и для этого мы выбрали материал для туннельного барьера с низкой запрещенного зоной».

Команда выбрала полупроводниковый материал MgGa2O4, который имеет запрещенную зону намного ниже, чем обычный изолятор MgO, и использовала существующую технологию, чтобы сделать ультратонкий слой MgAl2O4 для достижения параметров, которые они искали.

Самой большой проблемой было получение высококачественного слоя MgGa2O4 с бесконтактными интерфейсами, поскольку это необходимо для достижения большого коэффициента TMR.

«Сначала мы попытались применить метод окисления с использованием слоя сплава Mg-Ga для приготовления слоя MgGa2O4, однако этот процесс также вызвал значительное окисление на поверхности магнитного слоя под Mg-Ga, и полученная изготовленная структура не функционировала как MTJ», - сказал Сукегава. Вдохновленная своей недавней работой над изготовлением MgAl2O4 высокого качества, команда затем попробовала метод прямого распыления: слой MgGa2O4 был сформирован путем радиочастотного распыления из порошковой мишени с высокой плотностью MgGa2O4 для уменьшения граничного избыточного окисления.

Этот новый метод был очень эффективным в производстве высококачественного туннельного барьера MgGa2O4 с чрезвычайно острыми и бездефектными интерфейсами.

«Мы не ожидали, что мы сможем построить MTJ с большим коэффициентом TMR с использованием MgGa2O4 за такое короткое время, поскольку было мало материалов для туннельного барьера, способных обеспечить большой коэффициент TMR при комнатной температуре», - сказал Сукегава.

Эта работа демонстрирует, что туннельные барьеры MTJ могут быть «спроектированы». Считалось, что настройка физических параметров туннельного барьера при сохранении больших коэффициентов TMR практически невозможна. Эти результаты ясно указывают на то, что различные физические свойства туннельного барьера могут быть спроектированы путем выбора состава барьерных материалов на основе шпинели при одновременном достижении эффективного зависящего от спина транспорта (т. е. большого коэффициента TMJ).

Несмотря на то, что для достижения более высоких коэффициентов TMR еще предстоит сделать многое, эти результаты открывают возможность использования «конструирования туннельного барьера» с различными оксидами шпинелей для создания новых приложений спинтроники.

Nokia совершает прорыв с самыми быстрыми маршрутизаторами в мире

Nokia 14 июня объявила о самых быстрых сетевых чипах в мире, обозначив прорыв на рынке маршрутизаторов ядра сети, на котором доминируют конкуренты Juniper и Cisco, усилив тем самым свой сетевой бизнес.

Новые продукты Nokia обещают помочь компании стать победителем в бизнесе с так называемыми «веб-гигантами», такими как Facebook, Google и Amazon, для которых скорость передачи – это все, и кто все еще увеличивает расходы на сетевое оборудование, в отличие от традиционного сегмента телекоммуникационных клиентов.

Новые продукты были разработаны благодаря приобретению Nokia в 2016 году компании Alcatel и ее сетевого бизнеса за 15,6 млрд. евро ($ 17,5 млрд).

По словам компании, новые маршрутизаторы могут удовлетворить более высокие требования к программированию виртуальной реальности, облачным интернет-сервисам и мобильной связи нового поколения.

Они также будут служить существующей базе заказчиков Nokia в сегменте телекоммуникационных операторов, которые хотят повысить скорость своих сетей, но все же должны мириться с устаревшим оборудованием, необходимым для запуска существующих сервисов, поскольку новые маршрутизаторы обратно совместимы со старыми продуктами.

«Благодаря этому объявлению, Nokia будет иметь самые высокопроизводительные системы на рынке, а многие из этих веб-гигантов, они просто хотят скорости, - сказал главный аналитик ACG Research Рэй Мота (Ray Mota) в интервью Reuters. - Это дает возможность приблизиться к рынку продуктов для ядра сети с большей достоверностью и получить некоторые шансы на успех».

Финская компания представляет свой новейший кремниевый чипсет FP4, способный обрабатывать данные со скоростью 2,4 Тб/с.

Они будут встроены в новое семейство маршрутизаторов, ориентированных для работы как в сверхвысокоскоростном ядре сетей в сердце крупнейших интернет-услуг, так и в «граничных» сетях, которые связывают центры обработки данных с фронтальными службами клиентов, предоставляемыми на базе мобильных или фиксированных сетей.

По словам Nokia, новые продукты планируется выпустить в четвертом квартале этого года.

Бывший бизнес Alcatel на рынке IP-сетей уже стал вторым в мире после Cisco в сегменте граничных маршрутизаторов, вытеснив Juniper Networks, которая теперь занимает третью позицию.

Бизнес Nokia также конкурирует с китайской Huawei на рынках маршрутизаторов за пределами США (где Huawei запрещена по соображениям национальной безопасности), включая Азию, Европу и Латинскую Америку.

Nokia столкнулась с плоскими капитальными расходами среди своей клиентской базы телекоммуникационных компаний, что привело к тому, что компания продолжала уделять им больше внимания, чем веб-гигантам, которые за последние четыре года удвоили свои капитальные затраты на сетевое оборудование, сказал Мота.

Nokia вводит петабитный маршрутизатор 7950, нацеленный на рынок маршрутизаторов ядра сети, чтобы завоевать новых клиентов, таких как Facebook и Google. Маршрутизатор способен передавать 5000 двухчасовых видео высокой четкости каждую секунду.

Для клиентов, заинтересованных в граничных маршрутизаторах, Nokia представляет свой маршрутизатор 7750, предлагая самую высокую пропускную способность на рынке.

Мота заявил, что Nokia 7750 может обеспечить скорость до 4,8 Тб/с на слот, по сравнению со скоростными маршрутизаторами Juniper с 3 Тб/с, которые были самыми быстрыми в отрасли. Nokia 7750 может передавать эпизод Netflix TV высокой четкости за одну секунду.

Помимо простой скорости, в новом чипсете есть достаточная вычислительная мощность, чтобы предлагать встроенные функции безопасности для предотвращения растущей угрозы распределенных атак типа «отказ в обслуживании» (DDoS), которые теперь являются фактом жизни для организаций, использующих для работы Интернет.

Новый тип эффекта памяти в оксидах переходных металлов повысит безопасность данных

Обнаруженный новый эффект памяти может внести существенный вклад в будущие разработки технологий безопасности данных.

Оксиды переходных металлов (ТМО) являются интенсивно изучаемыми технологически важными материалами, благодаря их сложным электронным взаимодействиям, что приводит к большому разнообразию коллективных явлений. Эффекты памяти в ТМО вызвали огромный интерес как со стороны фундаментальной науки, так и с технологической стороны.

Д-р Амос Шарони (Amos Sharoni) из отделения физики Университета Бар-Илан и Института нанотехнологий и передовых материалов (BINA) теперь открыл новый вид эффекта памяти, не связанного с открытыми ранее.

Д-р Шарони вместе со своим учеником Наором Варди (Naor Vardi) и при поддержке теоретической модели Йонатана Дуби (Yonatan Dubi) из Университета Бен-Гуриона в Негеве использовал простой экспериментальный проект для изучения изменений свойств двух TMO - VO2 и NdNiO3, которые подвергаются фазовому переходу металл-диэлектрик. Их результаты не только демонстрируют новое явление, но что важно, также дают объяснение его происхождению.

Переходы металл-изолятор могут быть достигнуты путем небольшого изменения внешних параметров, таких как давление или температура.
В эксперименте Шарони, когда исследуемые ТМО нагреваются и переходят из одного состояния в другое, их свойства претерпевают изменения, начиная с небольшой области, где развиваются «острова», а затем растут, и наоборот, во время охлаждения, подобно сосуществованию льда и воды во время таяния. Шарони охладил свои образцы во время перехода, а затем исследовал, что происходит, когда они нагреваются повторно. Он нашел, что когда разогреваемый металл-оксид достиг температуры, при которой произошло повторное охлаждение, то есть в состоянии сосуществования фаз, было обнаружено увеличение сопротивления. И это увеличение сопротивления наблюдалось в каждой другой температурной точке, в которой было начато охлаждение. Это ранее неизвестное и удивительное явление демонстрирует наличие «памяти» о прошлом состоянии.

Д-р Шарони объясняет: «Когда изменение температуры становится противоположным и образец охлаждается, а не нагревается, изменение направления оставляет «шрам» везде, где существует фазовая граница между проводящими и изолирующими островами. Последовательность изменения наклона графика температуры «запоминается» в TMO и проявляется как повышенное сопротивление». Более того, можно создавать и хранить более одной «памяти» в одном и том же физическом пространстве.
Д-р Шарони сравнивает создание «шрама» с движением волн на берегу моря. Волна взмывает вверх по пляжу, и когда она отступает, она оставляет небольшую песчаную насыпь в самом дальнем конце ее пути. Когда волна возвращается, она замедляется и тормозится, когда она достигает препятствия на своем пути. Однако если следует сильная волна, она мчится над насыпью и разрушает ее. Аналогичным образом Шарони обнаружил, что дальнейшее нагревание TMO позволяет завершить переход и пересечь границы, покрытые рубцами, «исцелить» шрамы и немедленно стереть память. Напротив, охлаждение не стирает их.

Результаты работы Шарони будут иметь важное влияние на дополнительные исследования как экспериментальные, так и теоретические, а простота эксперимента позволит другим группам, изучающим соответствующие системы, с легкостью выполнять подобные измерения.

Эффект памяти с несколькими устойчивыми состояниями, при котором более чем одна часть информации может сосуществовать в одном и том же пространстве, может быть использован для технологии памяти. В то время как удаление компьютерных данных не являются безопасным, и они могут быть восстановлены, по крайней мере частично, талантливыми хакерами, свойство «удаление для чтения» этой системы может внести неоценимый вклад в технологии безопасности.

Новый тип эффекта памяти в оксидах переходных металлов

Д-р Амос Шарони

Создание высокомагнитного материала может улучшить компьютерные технологии

Ученые, возглавляемые профессором Яном Маннерсом (Ian Manners) из Школы химии Университета Бристоля, разработали легкий путь к высокомагнитному материалу, который может обеспечить фундаментальные улучшения в работе современных компьютерных технологий.

Полимеры, или пластмассы, которые имеют металлические атомы в своей структуре, были предметом многочисленных исследований последних десятилетий и нашли применение в самовосстанавливающихся материалах, фотоэлектрических технологиях и для хранения информации.

Металлические сэндвич-комплексы, обычно называемые «металлоценами», также были инкорпорированы в полимерные материалы – чаще всего с использованием железа.

Теперь исследователи из Бристольского университета вместе с коллегами из Оксфордского университета создали полимер, в структуру которого встроен никель (как «никелоценовые» звенья), дающий ярко-зеленый высокомагнитный материал.

Первый автор исследования Ребекка Масгрейв (Rebecca Musgrave) сказала: «Замечательно, что мы можем создавать и разрушать этот динамический магнитный полимер, используя только изменения температуры (посредством процесса, называемого деполимеризацией). Большинство материалов с кооперативными магнитными свойствами нерастворимы или трудно обрабатываются. А этот полимер на основе никеля является редким примером легкодоступного, легко обрабатываемого, растворимого магнитного полимера».

Интересные электронные и магнитные свойства этого полимера будут по-прежнему изучаться с целью создания высокомагнитных материалов для использования в приложениях для хранения данных, что является ключом к повышению эффективности современных компьютерных технологий.

Создание высокомагнитного материала может улучшить компьютерные технологии

Это обратимое образование полиникелоцена из умеренно деформированного мономера на основе никелоцена

Два радиосигнала, один чип – новый мир для беспроводной связи

Инженеры из Корнелла разработали метод передачи и приема радиосигналов на одном чипе, что в конечном итоге может изменить способ беспроводной связи.

Разделить полосы передачи и приема довольно сложно, но проблема усугубляется постоянно растущим числом полос на современных устройствах, которые могут обслуживать все беспроводные технологии. От GPS и Bluetooth до Wi-Fi, каждая полоса требует фильтра, чтобы мощные сигналы передачи не заглушали приема.

Алеша Мольнар (Alyosha Molnar), адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники, и профессор Алиса Апсель (Alyssa Apsel) разработали изощренный способ разделения сигналов.

Их идея заключается в передатчике, на самом деле последовательности из шести субпередатчиков, все подключенных к искусственной линии передачи. Каждый из субпередатчиков посылает сигналы через равные промежутки времени, а их индивидуально взвешенные выходы запрограммированы так, чтобы они объединялись для создания радиочастотного сигнала для излучения на порт антенны, в то же время подавляя сигнал в приемном порту.

Программируемость отдельных выходов позволяет осуществлять одновременное суммирование и подавление в широком диапазоне частот и регулировать уровень сигнала на антенне.

«В одном направлении – это фильтр, и вы в основном получаете подавление, - сказала проф. Апсель. - А в другом направлении - это усилитель».

«Вы помещаете антенну на один конец линии, и усиленный сигнал выходит из антенны, и вы помещаете приемник на другой конец, и именно здесь происходит обнуление, - сказал проф. Мольнар. - Ваш приемник видит антенну через этот провод, линию передачи, но он не видит передаваемый сигнал, потому что он подавляется на этом конце».

Эта работа опирается на исследования, опубликованные шесть лет назад группой из Стэнфордского университета, которая разработала способ для передатчика фильтровать собственную передачу, позволяя слышать более слабый входящий сигнал. Это теория лежит в основе шумоподавляющих наушников. В отличие от работы в Стэнфорде, концепция субпередатчика группы из Корнелла будет работать на нескольких частотах.

«Эта линия является довольно широкополосной структурой, - сказал проф. Мольнар. - И чтобы заставить ее работать в широком спектре частот, нужно просто управлять этими разными коэффициентами усиления передатчиков, чтобы подавление всегда выполнялось».

Вместо необходимости использовать фильтр для каждой полосы, разделением сигналов можно управлять цифровым способом. Обновление до последней версии будет подобно обновлению приложения - так же просто, как загрузить новейшее программное обеспечение.

Два радиосигнала, один чип – новый мир для беспроводной связи

Проф. Алеша Мольнар, держащий тестовую плату с чипом двустороннего приемопередатчика, установленным в центре, показанный с аспиранткой Хазал Юксел (Hazal Yüksel) в лаборатории Мольнара. Юксел является соавтором последней статьи из лаборатории Мольнара, опубликованной в начале этого года в журнале Solid State Circuit

Исследование может революционизировать производство компьютерной электроники

Новаторский метод создания передовых универсальных микрочипов может революционизировать скорость, эффективность и возможности компьютеров следующего поколения.

Исследователи из Университета Эксетера, Англия, разработали инновационный метод для более простого и дешевого проектирования компьютерных чипов, чем обычные методы.

Это открытие может революционизировать производство оптоэлектронных материалов, или устройств, которые генерируют, обнаруживают и управляют светом, являющихся жизненно важными для следующего поколения возобновляемых источников энергии, технологий безопасности и обороны, говорят исследователи.

Автор статьи д-р Анна Балдичева из Центра по исследованиям графена Университета Эксетера отметила: «Этот прорыв, мы надеемся, приведет к революции в разработке жизненно важных новых материалов для компьютерной электроники. Эта работа обеспечивает прочную платформу для разработки новых оптоэлектронных устройств следующего поколения. Кроме того, используемые материалы и методы чрезвычайно перспективны для широкого круга потенциальных применений за пределами существующих устройств».

Новые исследования были сосредоточены на разработке универсальной многофункциональной технологии для значительного повышения будущих вычислительных возможностей.

Команда применила микрожидкостную технологию, которая использует серию крохотных каналов, чтобы контролировать поток и направление крошечных количеств жидкости. Для этого исследования жидкость содержала хлопья оксида графена, которые смешивались вместе в каналах для создания чипов.

В то время как хлопья оксида графена являются двумерными, исследовательская группа использовала новую сложную систему на основе света для управления сборкой трехмерных структур.

Крайне важно, что исследовательская группа проанализировала свою методологию, чтобы не только подтвердить успешность методики, но и предоставить план использования, который может помочь изготовить чипы.

Профессор Моника Крачун (Monica Craciun), соавтор статьи и доцент кафедры нанонауки в Эксетере, добавила: «Мы очень воодушевлены потенциалом этого прорыва и с нетерпением ждем, где он может быть использован для будущей оптоэлектроники».

Исследование может революционизировать производство компьютерной электроники

Профессор Моника Крачун и д-р Анна Балдичева

Впервые наблюдался квантовый фазовый переход

Потенциальными будущими приложениями квантового фазового перехода могут быть элементы памяти, а также процессоры для квантового моделирования.

Группа ученых под руководством Йоханнеса Финка (Johannes Fink) из Института науки и технологии Австрии (IST Austria) сообщила о первом экспериментальном наблюдении фазового перехода первого рода в диссипативной квантовой системе. Фазовые переходы - это то, с чем мы часто сталкиваемся в повседневной жизни, когда наблюдаем изменение состояния материи, например замораживание воды при критической температуре 0 градусов Цельсия. Однако фазовые переходы также происходят на квантовомеханическом уровне, где они, несмотря на их важность для различных областей физики, относительно не исследованы.

Одним из примеров фазового перехода на квантовом уровне является прорыв фотонной блокады, который был открыт всего два года назад. Во время фотонной блокады фотон заполняет резонатор в оптической системе и препятствует проникновению других фотонов в одну и ту же полость до тех пор, пока он ее не покинет, что, следовательно, блокирует поток фотонов. Но если поток фотонов возрастает до критического уровня, происходит предсказанный квантовый фазовый переход: фотонная блокада разрушается, а состояние системы изменяется от непрозрачного до прозрачного. Этот фазовый переход в настоящее время экспериментально наблюдался исследователями, которым впервые удалось удовлетворить очень специфические условия, необходимые для полного изучения этого эффекта.

Во время фазового перехода непрерывное изменение внешнего параметра, например температуры, приводит к переходу между двумя устойчивыми состояниями с различными атрибутами. Фазовые переходы первого рода характеризуются сосуществованием двух устойчивых фаз, когда управляющий параметр находится в определенном диапазоне, близком к критическому значению. Две фазы образуют смешанную фазу, в которой некоторые части завершили переход, а другие нет, как в стакане, в котором одновременно присутствуют лед и вода. Экспериментальные результаты дают представление о квантовомеханической основе этого эффекта в микроскопической, нульмерной системе.

Установка ученых состояла из микрочипа со сверхпроводящим СВЧ-резонатором, действующим как полость, и несколькими сверхпроводящими кубитами, действующими как атомы. Чип охлаждался до температуры очень близкой к абсолютному нулю - 0,01 Кельвина, - так что тепловые флуктуации не играли никакой роли. Чтобы создать поток фотонов, исследователи посылали непрерывный микроволновый тон на вход резонатора на кристалле. На выходе они усиливали и измеряли передаваемый СВЧ-поток. Для определенных входных мощностей они обнаруживали сигнал, переключающийся стохастически между нулевым прохождением и полным прохождением – произошло ожидаемое сосуществование обеих фаз. «Мы наблюдали это случайное переключение между непрозрачным и прозрачным состояниями в первый раз и в соответствии с теоретическими предсказаниями», - сказал ведущий автор статьи Йоханнес Финк из IST Austria.

Потенциальными будущими приложениями являются элементы памяти, а также процессоры для квантового моделирования. «Наш эксперимент занял ровно 1,6 миллисекунды для любой заданной входной мощности. Соответствующее численное моделирование заняло пару дней в Национальном кластере суперкомпьютеров, что дает представление о том, почему эти системы могут быть полезны для квантового моделирования», - объясняет Финк.

Впервые наблюдался квантовый фазовый переход

Это распределение вероятности, показывающее равную вероятность того, что полость будет прозрачной и непрозрачной в критической точке

Квантовые источники света встроили в кристалл

Ученые разработали настраиваемый, полностью электрический квантовый источник света для получения зацепленных фотонов "по требованию"

Опубликовав свои выводы в Applied Physics Letters в статье «Электрически управляемые и электрически настраиваемые квантовые источники света», группа физиков продемонстрировала, что два светодиода с квантовыми точками (КТ), находящиеся в непосредственной близости на чипе, могут функционировать как настраиваемый, полностью электрический квантовый источник света.

В своем эксперименте исследователи использовали свет, излучаемый электрически возбужденным светодиодом для возбуждения квантовых точек в соседнем диоде. Они смогли настроить длину волны излучения квантовой точки от соседнего управляемого диода посредством квантоворазмерного эффекта Штарка.

Идея здесь состоит в том, чтобы генерировать по запросу сцепленные пары фотонов для приложений квантовых вычислений через встроенную внутриплоскостную структуру возбуждения, которая может быть легко интегрирована с полупроводниковыми приборами и фотонными резонаторами.

В своей статье исследователи продемонстрировали способ создания электрически инициированного анти-сгруппированного света от электрически настраиваемого источника. Для этого на одной микросхеме были сконструированы 16 индивидуально настраиваемых диодных структур. Устройства состояли из плоских светодиодов с микрорезонаторами 180 × 210 мкм, содержащих слой квантовых точек InAs, встроенных в 10-нм GaAs-квантовую яму с барьерами Al0.75Ga0.25As.

Множественные распределенные брэгговские отражатели (DBR), выращенные выше и ниже слоя квантовых точек InAs и квантовой ямы, использовались для образования полуволнового резонатора, чтобы увеличить долю света КТ, излучаемого вертикально, действуя в то же время в качестве горизонтального волновода для оптического излучения из смачивающего слоя InAs (начального слоя атомов, эпитаксиально выращиваемого на поверхности, на которой происходит самосборка квантовых точек). Диодная структура, подходящая для электрического возбуждения, формировалась из верхнего и нижнего слоев DBR, легированных донорными (p-типа) и акцепторными (n-типа) примесями соответственно.

«Ключевая идея, - написали ученые, - заключается в использовании света, создаваемого одним светодиодом для возбуждения КТ в соседнем диоде». Один светодиод работает в прямом смещении, чье широкополосное излучение света из смачивающего слоя InAs направляется горизонтально отражателями Брэгга выше и ниже смачивающего слоя. Поскольку соседний светодиод облучается частью испускаемого света, часть этого света поглощается смачивающим слоем, генерируя экситоны, которые затем могут захватываться квантовыми точками в этом соседнем диоде, что приводит к квантовому излучению света. 
  Квантовые источники света встроили в кристалл

У устройств есть легированная донорными примесями область (красная), внутренняя область (прозрачная) и легированная акцепторными примесями область (синяя). Светодиод, сильно возбуждаемый при прямом смещении (слева), излучает свет (показан как синий луч), который возбуждает квантовые точки в соседнем устройстве (справа). Квантовые точки излучают анти-сгруппированный свет (зеленый)

Поскольку резонаторный режим планарного микрорезонатора совпадает с длиной волны излучения соседних КТ, это увеличивает долю излучения КТ, направленную вверх в собирающую оптику. Изменяя смещение на втором диоде, можно настроить длину волны путем смещения штарковских переходов, и интенсивностью излучения света от соседнего диода можно управлять, изменяя напряжение на первом диоде.

Исследователи также продемонстрировали, что они могут настраивать расщепление тонкой структуры экситона во втором диоде в зависимости от электрического поля на нем, что позволяет использовать такие устройства в качестве источников сцепленных пар фотонов.
     Квантовые источники света встроили в кристалл

Свет, излучаемый смачивающим слоем первого диода (1), поглощается смачивающим слоем соседнего диода, генерируя носители заряда в этом диоде (2). Эти носители заряда могут захватываться квантовыми точками, что приводит к квантовому излучению света. Излучение смачивающего слоя (слева) и излучение квантовой точки (справа) являются реальными данными, и показанное поглощение смачивающего слоя является дубликатом данных о излучении и включено исключительно для демонстрации принципа работы устройства

В дальнейшей работе исследователи надеются повысить эффективность устройства, придать большую направленность излучения от одного к следующему диоду, возможно, используя однонаправленную антенну или волновод между светодиодами для повышения эффективности перекрестного взаимодействия. В принципе, один управляющий светодиод может возбудить много настраиваемых светодиодов. В сочетании с быстрой электроникой и устройствами с низкой постоянной RC они могут излучать сцепленные фотоны «по требованию» путем изменения смещения на диоде 1 для модуляции «накачки» или путем изменения смещения на диоде 2 для модуляции длины волны.

Космическая пыль, сформировавшая наши планеты, приводит к гигантским звездам

Ученые определили происхождение ключевых частиц звездной пыли, присутствовавших в пылевом облаке, из которого сформировались планеты в нашей Солнечной системе.

Исследователи разгадали давнюю загадку относительно источника частиц, которые сформировались задолго до нашей Солнечной системы и могут быть восстановлены из метеоритов, которые падают на Землю.

Ученые утверждают, что звезды, породившие пыль, были идентифицированы из наблюдений, как ключевые реакции формируют состав частиц.

За время их жизни со звезд, примерно в шесть раз превышающих Солнце и называемых Асимптотической гигантской ветвью или звездами AGB, сдуваются их внешние слои, образуя межзвездное облако газовых и пылевых частиц.

Считается, что наша Солнечная система сформировалась из такого облака около 4,6 млрд. лет назад. Хотя большая часть частиц разрушилась в процессе создания новых горных пород и планет, небольшая часть сохранилась и присутствует в метеоритах.

Химический состав пылевидных частиц дает важные данные о ядерных процессах внутри звезд, которые привели к их образованию, говорит команда. До сих пор, однако, проследить происхождение частиц от звезд AGB было трудно доказать.

Хотя известно, что звезды AGB производят огромное количество пыли, состав частиц, полученных из метеоритов, по-видимому, не соответствовал ожидаемым от этих звезд, говорят исследователи.

Исследование решает эту загадку, выявляя влияние ядерных реакций, происходящих в звездах AGB, на состав некоторых метеоритных пылевидных частиц.

Группа физиков-ядерщиков установила, что реакции синтеза между протонами и формой кислорода, называемого 17O, который тяжелее, чем тот, чем мы дышим, встречаются в два раза чаще, чем считалось ранее.

Эффект этих ядерных реакций отчетливо наблюдается в некоторых частицах звездной пыли, обнаруженных в метеоритах, разрешая загадку их происхождения, говорит команда.

Это открытие было сделано международной группой исследователей, включающей ученых из Эдинбургского университета, в подземной лаборатории в Италии.

Лаборатория подземной ядерной астрофизики - или LUNA - расположена на глубине более 1 км под земной поверхностью. Учреждение организовано Лабораторией Гран Сассо Итальянского института ядерной физики.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy. В работе Сотрудничества LUNA участвуют около 40 ученых из 14 учреждений Италии, Германии, Венгрии и Великобритании.

Профессор Мария-Луиза Алиотта (Marialuisa Aliotta) из Школы физики и астрономии Эдинбургского университета, которая возглавлял британскую команду LUNA, сказала: «Очень приятно осознавать, что мы помогли решить давнюю загадку происхождения этих ключевых звездных частиц. Наше исследование еще раз доказывает важность точных измерений ядерных реакций, происходящих внутри звезд».

Д-р Мария Лугаро (Maria Lugaro) из обсерватории Конколи, Венгрия, которая руководила исследованием, сказала: «Многолетний вопрос о недостающей пыли заставлял нас чувствовать себя очень неудобно: он подрывал то, что мы знаем о происхождении и эволюции пыли в Галактике. Окончательная идентификация этой пыли благодаря возобновленному исследованию LUNA критической ядерной реакции принесла некоторое облегчение».

Космическая пыль, сформировавшая наши планеты, приводит к гигантским звездам

Ночное небо. Исследователи разгадали давнюю загадку относительно источника частиц, которые сформировались задолго до нашей Солнечной системы, и могут быть восстановлены их метеоритов, которые падают на Землю

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT