В оптических квантовых сетях данные переносятся между конечными точками фотонами. Новое устройство, которое комбинирует единичный центр азотной вакансии в алмазе с оптическим резонатором и оптическим волноводом, потенциально может стать ячейкой памяти или обрабатывающим элементом такой сети.

Центр азотной вакансии является дефектом в кристаллической структуре алмаза, где один атом углерода замещен атомом азота и ближайший соседний атома углерода отсутствует. Этот центр обладает фотолюминесцентными свойствами, вследствие чего вещество поглощает фотоны из источника и затем их излучает.

Излученные фотоны оказываются в состоянии зацепления с центром азотной вакансии, откуда они излучились, что, как полагают исследователи, является крайне важным для будущих экспериментов с целью изучения этого зацепления.

В устройстве фотоны излучаются из центра азотной вакансии внутри зеркального резонатора в алмазе. Центр азотной вакансии располагается внутри резонатора, поскольку в этом случае вероятность излучения фотонов увеличивается. Кроме того, фотоны, излученные в резонаторе, легче связать с волноводом на чипе, который посылает фотоны в нужном направлении с помощью решетки на каждом конце.

«В этой работе мы впервые продемонстрировали, что фотоны, излученные единичным центром азотной вакансии, могут быть соединены с оптическим резонатором и затем направлены в оптический волновод. Мы надеемся, что множество устройств этого типа смогут быть объединены в оптическую сеть на чипе», - сказал первый автор статьи проф. Андрей Фараон.

Изучение было предпринято исследователями из Калтеха, НР Labs и Вашингтонского университета. Устройство было протестировано при температуре ниже 10 К и освещалось зеленым лазером, чтобы вызвать фотолюминесценцию. Все устройство было вытравлено на алмазной мембране толщиной около 300 нм. 

Художественная иллюстрация созданного проверяющего концепцию устройства, которое могло бы проложить дорогу для квантовых сетей на чипе

Исследователи из Университета при Питсбургской медицинской школе описали, как 30-летний парализованный больной с помощью массива электродов, размещенных поверх мозга, управляет движением символов на мониторе компьютера при помощи мысли.

Система также позволяет ему впервые через семь лет после аварии на мотоцикле двигать роботизированной рукой, выполняя рукопожатие.

С помощью технологии нейрокомпьютерного интерфейса мысли Тима Хеммеса (Tim Hemmes), страдающего повреждением спинного мозга, не позволяющим ему двигать телом ниже плеч, были интерпретированы компьютерными алгоритмами и транслированы в запланированные движения курсора, а позднее – в движения роботизированной руки.

«Когда Тим смог приветствовать меня хлопком своей «пятерни» по моей ладони, мы поняли, что эта технология может помочь людям, которые не могут двигать своими руками, стать более независимыми», - сказал д-р Вэй Ван (WeiWang).

За шесть недель перед хирургической операцией по имплантации команда провела функциональную магнитно-резонансную диагностику (fMRI) мозга пациента во время наблюдения им видео с движениями руки. Эта информация была использована для размещения электрокортиграфической решетки (ECoG) размером с почтовую марку, содержащей 28 записывающих электродов, на поверхности мозга в той области, где fMRI показала активность при движении правой руки. Провода от этого устройства были проведены под кожей его шеи и выведены через грудную клетку в место, где они могли быть подсоединены к компьютеру.

В течение 12 дней у себя дома и девяти дней в лаборатории Тим Хеммес тестировал протокол, наблюдая движения виртуальной руки и генерируя нервные сигналы, которые воспринимали электроды. Характерные образы сигналов для определенных наблюдаемых движений были использованы для управления движением вверх и вниз шарика на мониторе компьютера. Вскоре после освоения управлением движением шарика в плоскости вверх/вниз и влево/вправо, он смог также двигать его с хорошей точностью в третьем измерении на 3D-мониторе.

Роботизированная рука была разработана в Университете Джона Хопкинса в Лаборатории прикладной физики.

Расположение электродов ECoG, отображенное на 3D-образ мозга пациента. Красные точки представляют электроды, электроды с метками 1 и 32 указывают ориентацию решетки. Черная стрелка указывает центральную извилину на левом полушарии мозга

Корейский институт передовых исследований в науке и технологии (KAIST) и Корейский исследовательский институт железнодорожного транспорта (KRRI) разработали технологию беспроводной передачи энергии.

Она может быть использована для высокоемких транспортных систем, таких как железные дороги, воздушные перевозки и логистика. Технология доставляет ток частотой 60 кГц и мощностью 180 кВт к транспортному средству на стабильном уровне.

KAIST и KRRI успешно продемонстрировали технологию беспроводной передачи энергии, протестировав ее на отрезке железной дороги на станции Озон (Osong) в Корее. Первоначально эта технология была разработана как часть системы электрического транспорта, представленной KAIST в 2011 г. и известной как On-lineElectricVehicle (OLEV).

OLEV не нуждается в стоянке на станции, чтобы полностью подзарядить аккумуляторы. Они заряжаются во время движения, в режиме холостого хода, на остановке, что позволяет уменьшить размеры аккумуляторов в пять раз по сравнению с аккумуляторами традиционных электромобилей. Первые модели OLEV — автобусы и трамваи — получали ток 20 кГц и 100 кВт при 15% потерь мощности. OLEV удовлетворяет требованиям национальных и международных стандартов безопасности для электромагнитных полей — магнитная индукция не превышает 62,5 мГс. В июле 2013 г. в первый раз после своей разработки OLEV будет функционировать на регулярном маршруте в пределах города Гуми, требующем 40 мин движения в каждом направлении.

«Мы значительно улучшили технологию OLEV по сравнению с начальной стадией разработки, обеспечив увеличение передачи энергии более чем в три раза. Размер и вес энергетических модулей также был уменьшен. Мы можем снизить стоимость производства основных компонентов OLEV, что приблизит технологию к коммерческому запуску», — сказал проф. Дон-Хо Чо (Dong-Ho Cho).

Если поезда получают энергию по беспроводной технологии, стоимость эксплуатации подвижного состава существенно снизится. Не нужны будут столбы и провода для подвода электроэнергии. Размеры туннелей могут быть уменьшены, что снижает стоимость прокладки полотна.

Рисунок показывает сформированное магнитное поле в режиме резонанса

Ученые из ASU празднуют свой недавний успех на пути к пониманию того, что делает паутину, – легчайшую из легких – по крайней мере, в пять раз прочнее фортепьянной струны.

Они нашли способ получить большой набор характеристик эластичности волокон нескольких неповрежденных паутин, используя сложную, но бесконтактную технику рассеяния лазерного луча.

«Паутина обладает уникальной комбинацией механической прочности и эластичности, которые делают ее наиболее прочным материалом из известных нам, - сказал проф. Джеффри Йарджер (JefferyYarger), возглавляющий исследование. – Эта работа дает наиболее полное понимание основы механических свойств паутины». 

Паутина является особым биологическим полимером, относящимся к коллагенам (вещества кожи и скелета), но намного более сложным по своей структуре. Команда химиков из ASU изучает ее структуру в попытке создать материалы, пригодные и для бронежилетов, и для искусственных сухожилий.

Спинтроника – форма обработки сигналов подобная той, что используется в традиционной электронике, но получающая преимущества от такого квантового свойства электрона, как спин. Основа, на которой базируется спинтроника – создание потока электронов с параллельными спинами, так называемый спин-поляризованный ток. Однако дефекты в материале могут легко разрушить поляризацию. Согласно теоретическому исследованию Сен Гхи Таня (Seng GheeTan) с сотрудниками из A*STAR Data Storage Institute (Сингапур), простое приложение переменного напряжения к устройству может помочь управлять спин-поляризованным током даже при наличии загрязнений.

Тань с коллегами рассмотрели двумерный электронный газ – систему, в которой электроны могут двигаться только в одной плоскости. Когда спин-поляризованный ток течет через такой материал, спин взаимодействуют с движением электронов посредством эффекта, известного как спин-орбитальный эффект Рашбы, открытый Эммануилом Рашбой, выпускником Киевского государственного университета им. Тараса Шевченко. Эффект заставляет спины прецессировать, что понижает суммарную поляризацию до нуля. «Мы хотели продлить время существования спинового тока в канале, управляя силой взаимодействия Рашбы», – сказал Тань. С этой целью команда исследовала устройство, известное как выпрямитель спинового тока, который позволяет спиновому току течь с одной специфической поляризацией – например, с поляризацией только вверх. Исследователи получили простое уравнение, которое описывало поведение спинового тока при приложении переменного напряжения. Их модель показала, что когда частота напряжения нулевая, спины прецессируют. Однако при увеличении частоты они обнаружили увеличивающуюся асимметрию поляризации. Их метод может даже полностью подавить прецессию. Когда внешняя частота модуляции много больше, чем естественная частота прецессии, у спинов нет времени изменить направление, так что поляризация сохраняется.

Два профессора из Университета Ратджерса предложили объяснение для нового типа симметрии в экзотическом материале, включающем уран. Их теория может привести к улучшенным компьютерным дисплеям и СХД, более мощным сверхпроводящим магнитам.

Их открытие задело интересы ученых во всем мире. Это одна из мало популярных теорий — по этой теме опубликовано мало статей.

«Ученые наблюдали такое поведение в течение 25 лет, но оно не было объяснено», — сказал проф. Пирс Колман (Piers Coleman). При охлаждении до 17,5 К ток, текущий через материал, немного меняется.

По существу, материал действует подобно электронной версии поляроидных солнечных очков. Обычно спин электронов может быть направлен в любую сторону. Но когда они движутся через этот охлажденный материал, направление их спинов становится параллельным главной оси кристалла.

Этот эффект, объясняет проф. Колман, вызывается новым типом скрытой симметрии: «Изучение новых типов симметрии является жизненно важным для понимания, как разрабатывать материалы, чтобы извлекать пользу из окружающего мира».

Проф. Колман совместно с коллегами Премалой Чандра (Premala Chandra, Университет Ратджерса) и Ребеккой Флинт (Rebecca Flint, MIT) описали явление, которое они называют «скрытый порядок» в этом компаунде из урана, рутения и кремния. Тяжелый уран был выбран потому, что электроны в нем ведут себя иначе, чем в обычных металлах.

«Новый тип симметрии может открыть миру новые виды материалов, магнитов, сверхпроводников и состояний материи, ранее не известных», — сказала Премала Чандра.

Новый эффект ассоциируется с высокоскоростным поездом

Астрономы с помощью радиотелескопа CSIRO исследовали температуру Вселенной и обнаружили, что она понижалась в полном согласии с предсказаниями теории Большого взрыва.

Используя CSIRO, массив компактных телескопов в Австралии близ Наррабри, международная команда из Швеции, Франции, Германии и Австралии измерила, насколько теплой была Вселенная, когда она была вдвое моложе.

«Это самое точное измерение из когда-либо проведенных, как охлаждалась Вселенная в течение 13,77 млрд. лет своей истории», - сказал д-р Роберт Браун (Robert Braun).

Так как распространение света требует времени, то когда мы наблюдаем космос, мы видим, что происходило в прошлом, когда свет, который мы видим сегодня, покидал галактики.

Астрономы изучили газ безымянной галактики, отстоящей от Земли на 7,2 млрд. световых лет (красное смещение составляет 0,89). Этот газ может быть теплым только за счет поглощения реликтового излучения. По случаю, позади безымянной галактики располагалась другая мощная галактика – квазар PKS 1830-211. Радиоизлучение от этого квазара проходило через газ исследуемой галактики, и молекулы этого газа поглощали часть излучения. Это оставляло различимый «отпечаток» на радиоволнах.

По этому изменению астрономы вычислили температуру газа. Они обнаружили, что она составляет 5,08 К (-267,92 °С), что несколько теплее, чем сегодняшняя Вселенная (2,73 К).

Согласно теории Большого взрыва температура реликтового излучения медленно падает по мере расширения Вселенной. «Это как раз то, что мы увидели в нашем эксперименте. Вселенная несколько миллиардов лет назад была на несколько градусов теплее, чем сегодня, в точности, как предсказывает теория», - сказал руководитель группы д-р Себастьен Маллер (Sebastien Muller) из обсерватории Чалмерского технологического университета (Швеция).

Радиоволны от удаленного квазара на своем пути к Земле проходят через другую галактику. Их изменения позволяют определить температуру газа

Исследователь из Мадридского политехнического университета (UPM) запатентовал термоядерный реактор на основе инерциального удержания плазмы, который, кроме генерирования электроэнергии, может быть использован как корабельный двигатель.

Это изобретение является результатом работы, выполненной проф. Хосе Луисом Гонсалесом Диезом (José Luis González Díez), который внес вклад в решение проблемы загрязнения, связанной с делением ядер. Разработка предусматривает запуск термоядерного синтеза с помощью лазерного поджига мощностью 1000 МВт топлива из изотопов водорода, которые могут быть извлечены из воды, что позволит существенно сэкономить.

Атомные реакторы, основанные на делении ядер, в общем, рассматриваются как опасные из-за риска загрязнения радиоактивными отходами. Термоядерные реакторы изучались в течение многих лет как альтернатива атомным вследствие их значительных преимуществ с точки зрения безопасности и финансовых выгод. Однако сегодня нет ни одного термоядерного реактора, работающего непрерывно и вырабатывающего электричество с высоким напряжением.

В рамках проекта «Термоядерная энергия» проф. Гонсалес Диез разработал прототип термоядерного реактора на инерциальном удержании, камера синтеза которого может адаптироваться к типу топлива, которое хотят использовать, а именно, дейтерий—тритий, дейтерий—дейтерий или водород—водород. Поэтому, в соответствии с типом топлива изменяется размеры и форма камеры сгорания, наружное и внутреннее оборудование, хладагенты, замедлители нейтронов, защита от облучения и оборудование для поджига.

Этот проект также сопровождается схемой модульной структуры для осуществления связи различных термоядерных реакторов, которая позволит максимизировать выход энергии, решая проблему ее нехватки. Кроме этого, изобретение поможет сформулировать особенности термоядерного реактора для его применения на кораблях.

Схематическое сечение камеры и удерживающей стенки термоядерного реактора, показывающее основные компоненты