`

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

 

NXP конкурирует за «границу» c Intel

В последнее время продолжается активное обсуждение новой модели вычислений, которые называются граничными, или краевыми. На этот раз объектом внимания стала конкуренция в этой области между известными чипостроителями.

В гонку включилась NXP Semiconductors, предлагая высочайшую производительность SoC семейства Layerscape.

Новый чип LX2160A может разгружать сверхмощные вычисления, выполняемые в ЦОД в облаке, позволяя середине сети, как правило, операторам услуг, выполнять сетевую виртуализацию и запускать высокопроизводительные сетевые приложения на сетевом оборудовании, таком как базовые станции.

Тоби Фостер (Toby Foster), старший менеджер по продуктам NXP, сообщил, что его команда разработала новый высокопроизводительный чип, преследуя три цели. Во-первых, они стремились к внедрению новых типов виртуализации в сети, во-вторых, достигнуть новых высот интеграции и производительности при малой мощности, характерной для портов ввода/вывода следующего поколения, и в-третьих, удвоить масштабирование функций виртуальной сети и криптографии по сравнению с предыдущий NXP Layerscape SoC (LS2088A), сохраняя при этом низкое энергопотребление.

В частности, LX2160A имеет 16 высокопроизводительных ядер ARM Cortex-A72, работающих на частоте более 2 ГГц при потреблении 20-30 Вт. Чип поддерживает стандарты как Ethernet 100 Гбит/с, так и PCIe Gen4 interconnect.

Почему же так важны граничные вычисления?
Промышленность, включая NXP, имеет тенденцию рассматривать обработку данных на границе сети в качестве драйвера для следующего этапа развития сетей, вычислений и роста инфраструктуры IoT. Путем перемещения рабочих нагрузок из облака на границу операторы будут испытывать меньшую задержку, в то же время обеспечивая отказоустойчивость и надежность полосы пропускания, объяснил Фостер.

Боб Уилер (Bob Wheeler), главный аналитик, отвечающий за сетевое взаимодействие в Linley Group, заявил: «В некоторых случаях, например, в сетях доставки контента, переход от облака к границе уже происходит». Он предсказал: «Мобильные граничные вычисления в первую очередь будут сочетаться с развертыванием 5G, начиная с 2019 года». 
        NXP конкурирует за «границу» c Intel и Cavium

           Гонка за лидерство в виртуализации сетей (Источник: NXP)

Гонка в области виртуализации сети перемещается к середине с двух сторон. Лагерь X86 перемещается от центра обработки данных, а лагерь ARM продвигается от границы.

Отвечая на вопрос о конкуренции NXP в этой гонке, Уилер сообщил следующее: «Ключевыми конкурентами являются Cavium Octeon TX в лагере ARM и Intel Xeon D со стороны x86». Хотя заявка на то, что LX2 от NXP предложит «превосходную энергоэффективность и более современные сетевые интерфейсы (25/50/100G Ethernet), никто не увидит, как он работает, пока не начнутся пробы в первом квартале следующего года. Он отметил, что конкуренты NXP уже производятся.

Но какая обработка данных имеется в виду, когда говорят о разгрузке обработки в середине сети? Фостер из NXP объяснил: «Примером могут служить камеры, установленной на базовых станциях. Базовые станции могут передавать видео (захваченные такими камерами) обратно в ЦОД для обработки - например, распознавание лиц потерянных детей. Но базовые станции также могут выполнять определенную обработку локально, а затем отправлять только метаданные обратно в ЦОД».

Как отметил Джой Бирн (Joe Byrne), старший менеджер по стратегическому маркетингу NXP Digital Networking Group, границы, используемые для разделения краевых и облачных вычислений, размываются. Это также означает, что SoC, используемый в середине сети, должен иметь подходящий класс производительности для обеспечения безопасных виртуализированных сервисов.

Фостер отметил, что за пределами 16 блоков ядер ARM Cortex-A72 и богатого набора модулей ввода-вывода, LX2160A имеет кэш-память 8 МБ для хранения внутренних пакетов. «Это намного экономичнее, чем добавление двух контроллеров памяти DDR», что может быть дорогостоящим.          

         NXP конкурирует за «границу» c Intel и Cavium

            Что находится внутри LX2160A (Источник NXP)

Самое большое различие между решениями NXP и Intel – это уровень интеграции. Для Intel Xeon D-1548 SoC необходимо добавить два отдельных чипа - один для Ethernet, другой для ускорения безопасности. NXP объединил их всех в одном. 

           NXP конкурирует за «границу» c Intel и Cavium

                Сравнение решений NXP и Intel (Источник: NXP)

По сравнению с решением Cavium, хотя и NXP и Cavium принадлежат к лагерю ARM, NXP SoC является более производительным при меньшей мощности благодаря использованию плавникового полевого транзистора (FinFET), заметил Фостер.

Для хакеров наступают трудные времена

Исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, разработали новый генератор истинно случайных чисел, основанный на принципах квантовой физики.

Всякий раз, когда нам нужно сохранить переписку в тайне, необходим криптографический ключ. Для того чтобы этот ключ был надежным, он должен состоять из чисел, выбранных наугад без какой-либо структуры. Но для человека чрезвычайно сложно выбирать без предвзятости, даже хаотично ударяя по клавиатуре.

Для решения этой проблемы исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, разработали новый генератор случайных чисел, основанный на принципах квантовой физики. Эта физическая теория полная явлений, которые противоречат нашему здравому смыслу, показывает, что определенные физические события происходят совершенно случайно, что делает их невозможными для прогнозирования. В отличие от предыдущих методов, новая система позволяет пользователю проверять надежность случайных чисел, которые он генерирует в реальном времени. Эта работа, появившаяся в научном журнале Physical Review Applied, значительно усложнит задачи хакеров, которые больше не смогут использовать предвзятость, возникающую из-за человеческой ошибки или возможных недостатков в существующих устройствах.

Чтобы создать хороший криптографический ключ, в нем нужно чередовать случайным образом 0 и 1. Однако когда мы, люди, пытаемся генерировать последовательность чисел, которые мы считаем случайными, она всегда оказывается частично предсказуемой, что видно из поведенческих исследований и статистики. Кроме того, помимо плохого понимания случайности, человеческий мозг также намного медленнее, чем машины, которые могут выводить миллионы чисел в секунду. Это дает хакерам возможность взломать пароли, которые пользователь считает безопасными.

В течение последних двадцати лет исследователи обратились к квантовой физике, характеризующейся совершенно случайными и непредсказуемыми процессами, для разработки новых криптографических методов и, в частности, для генерации случайных чисел. «Отправляйте фотон (частицу света) на полупрозрачное зеркало. Либо он пройдет через зеркало, либо отразится. Но даже в принципе невозможно заранее предсказать, какое из этих двух видов поведения будет иметь место. Это основная идея создания квантовых случайных чисел», - объясняет Николас Бруннер (Nicolas Brunner), профессор кафедры прикладной физики на факультете науки UNIGE, который отвечает за теоретические аспекты новых исследований. Мощные генераторы квантовых случайных чисел сегодня доступны в коммерческих целях. Однако одним из ограничений существующих устройств является то, что пользователю невозможно независимо убедиться, что генерируемые числа фактически действительно случайны, а не, например, состоят из цифр из ϖ. Пользователь должен доверять устройству (и, следовательно, его изготовителю) даже после нескольких лет использования. Поэтому имеет смысл спросить, можно ли улучшить нынешние системы с этой точки зрения.

«Мы хотели создать устройство, которое может постоянно тестироваться, чтобы гарантировать, что оно будет функционировать правильно в любое время и, таким образом, гарантировать, что генерируемые случайные числа надежны», - говорит проф. Бруннер. Чтобы добиться этого, физики UNIGE разработали «самотестирующийся» квантовый генератор случайных чисел, который позволяет пользователю проверять в реальном времени, что устройство работает оптимально и доставляет несмещенные случайные числа. «Генератор должен решить задачи, для которых мы его откалибровали. Если задачи решаются правильно, получаемые числа гарантированно будут случайными. Если устройство не находит правильного решения, случайность не гарантируется, и тогда пользователь должен откалибровать устройство заново. Это позволяет избежать риска использования чисел с псевдослучайностью (или неслучайные) для генерации паролей, которые хакер мог взломать», - отмечает профессор Хьюго Збинден (Hugo Zbinden). Он отвечал за экспериментальные аспекты исследования. Действительно, новый генератор позволяет точно измерять качество выходных случайных чисел. Совершенно случайные числа затем могут быть извлечены и использованы для приложений безопасности, таких как создание паролей, которые устойчивы к взлому.

Самотестирующийся квантовый генератор случайных чисел позволит повысить безопасность паролей и криптографических протоколов еще на одну ступень. Здесь безопасность гарантируется самими законами физики, а не технологическими ограничениями хакеров. Это исследование, проведенное физиками в UNIGE, позволяет лучше понять квантовую случайность, а также ее использование в информационных технологиях.

Для хакеров наступают трудные времена

Исследователи могут генерировать совершенно случайные числа, используя квантовые свойства света

Ученые обнаружили двумерный магнит

Впервые ученые обнаружили магнетизм в двумерном мире монослоев, или материалов, которые образованы одним атомным слоем, что открывает дверь для новых приложений.

Магнитные материалы составляют основу технологий, которые сегодня играют все более важную роль в нашей жизни, включая считывание и хранение данных на жестком диске. Но поскольку наши инновационные мечты включают желания иметь все более и более быстрые устройства, исследователи ищут новые магнитные материалы, которые являются более компактными, более эффективными и могут управляться с использованием точных, надежных методов.

Команда во главе с Вашингтонским университетом (UW) и Массачусетским технологическим институтом (МТИ) впервые обнаружила магнетизм в двумерном мире монослоев, или материалов, которые образованы одним атомным слоем. Выводы, опубликованные в журнале Nature, показывают, что магнитные свойства могут существовать даже в двумерной области, открывая мир новых потенциальных приложений.

«То, что мы обнаружили здесь, - это изолированный двумерный материал с внутренним магнетизмом, и магнетизм в системе очень устойчив, - сказал Сяодун Сюй (Xiaodong Xu), профессор физики, материаловедения и инженерных наук, а также член Института чистой энергии в UW. - Мы предполагаем, что на основе этих новых двумерных магнитов могут появиться новые информационные технологии».

Проф. Сюй и проф. Пабло Харилло-Эрреро (Pablo Jarillo-Herrero) из МТИ возглавляли международную команду ученых, которые доказали, что материал – трехйодистый хром, или CrI3, – обладает магнитными свойствами в монослойной форме.

Другие группы, в том числе соавтор Майкл МакГуайр (Michael McGuire) из Окриджской национальной лаборатории, ранее показали, что CrI3 – в его многослойной трехмерной кристаллической форме – является ферромагнетиком. В ферромагнитных материалах спины составляющих электронов устанавливаются в одном направлении даже без внешнего магнитного поля.

Но ни одно трехмерное магнитное вещество ранее не сохраняло свои магнитные свойства при уменьшении до одного атомного слоя. Фактически, монослойные материалы могут демонстрировать уникальные свойства, которые не видны в их многослойных трехмерных формах.

«Вы просто не можете точно предсказать, какие электрические, магнитные, физические или химические свойства двухмерного монослойного кристалла будут основаны на поведении его трехмерной объемной копии», - сказал соавторов и докторант из UW Бевин Хуан (Bevin Huang).

Атомы в монослойных материалах считаются «функционально» двумерными, потому что электроны могут перемещаться только внутри атомного листа, подобно фигурам на шахматной доске.

Чтобы обнаружить свойства CrI3 в его двумерной форме, команда использовала скотч-ленту для отслаивания монослоя CrI3 из трехмерной кристаллической формы. Эта простая недорогая техника была впервые использована для получения графена, двумерной формы графита, и с тех пор успешно применяется к другим материалам.

В ферромагнитных материалах выровненные спины электронов оставляют специфическую сигнатуру, когда луч поляризованного света отражается от поверхности материала. Исследователи обнаружили эту подпись в CrI3 с использованием специального типа микроскопии. Это первый окончательный признак собственного ферромагнетизма в изолированном монослое.

Удивительно, но в слоях CrI3 толщиной в два слоя оптическая сигнатура исчезла. Это указывает на то, что спины электронов противоположно выровнены друг с другом, что называется антиферромагнитным упорядочением.

Ферромагнетизм возвращается в трехслойный CrI3. Ученым нужно будет провести дальнейшие исследования, чтобы понять, почему CrI3 отображает эти замечательные магнитные фазы, зависящие от количества слоев.

«Только двумерные монослои предлагают захватывающие возможности для изучения эффективного и точного электрического управления магнитными свойствами, что было проблемой для реализации в трехмерных объемных кристаллах, - сказал проф. Сюй. - Но еще большая возможность может возникнуть, когда вы складываете монослои с разными физическими свойствами вместе. Там вы можете получить еще более экзотические явления, которые не наблюдаются в одном монослое или в трехмерном объемном кристалле».

Инженер-электрик из UW и профессор физики Кай-Мэй Фу (Kai-Mei Fu) с коллегами, проводившие родственные исследования, опубликовали статью в Science Advances, в которой показано, что ультратонкая форма CrI3 при укладке с монослоем вольфрама диселенида создает ультрачистый «гетероструктурный» интерфейс с уникальными и неожиданными оптическими и магнитными свойствами.

«Гетероструктуры обладают наибольшим потенциалом для реализации новых приложений в области вычислительной техники, хранения данных, коммуникаций и других приложений, которые мы еще не можем представить», - сказал проф. Сюй.

Ученые обнаружили двухмерный магнит

Вид сверху одного слоя CrI3. Серые шарики представляют собой атомы Cr, а пурпурные – атомы I

Как граничные вычисления изменяют сеть

Граничные (или краевые) вычисления позволяют обрабатывать данные ближе к тому месту, где они создаются, а не отправлять их по длинным маршрутам в ЦОД или облака.

Выполнение этих вычислений ближе к границе сети позволяет организациям анализировать важные данные почти в режиме реального времени – потребность организаций во многих отраслях, включая производство, здравоохранение, телекоммуникации и финансы.

Граничные вычисления обычно упоминается в контексте IoT, где граничные устройства – иногда их огромные количества – собирают данные и отправляют их в ЦОД или облако для обработки. Эти вычисления упорядочивают данные локально, поэтому некоторые из них обрабатываются непосредственно на граничных устройствах, что уменьшает трафик в центральный репозиторий.

Как правило, это делают устройства IoT, переносящие данные на локальное устройство небольшого форм-фактора, которое выполняет вычисления, хранение и сетевое подключение. Данные обрабатываются на границе, и все или часть их отправляется в центральный репозиторий обработки или хранения в корпоративный ЦОД, площадку совместного размещения или облако IaaS.

Граничные вычисления предоставляют много преимуществ при самых разных обстоятельствах. Одно из них заключается в том, что устройства IoT имеют плохую связь и постоянное подключение их к центральному облаку неэффективно.

Другие случаи использования связаны с обработкой информации, чувствительной к задержкам. Граничные вычисления уменьшают время ожидания, потому что данные не должны проходить по сети в ЦОД или облако для обработки. Это идеально подходит для ситуаций, когда задержки в миллисекундах могут быть недопустимы, например, в финансовых услугах или производстве.

Одним из примеров развертывания граничных вычислений может служить нефтяная вышка в океане, на которой тысячи датчиков генерируют огромные объемы данных, большинство из которых может быть несущественными, например, это данные, которые подтверждают правильность работы систем.

Эти данные не обязательно должны отправляться по сети сразу после их создания, поэтому локальная граничная вычислительная система собирает данные и отправляет ежедневные отчеты в главный ЦОД или облако для долгосрочного хранения. Передавая только важные данные, граничная вычислительная система уменьшает сетевой трафик.

По мере того как развивается рынок граничных вычислений, формируется еще один важный термин, относящийся к границе: туманные вычисления (fog computing).

Туманные вычисления относятся больше к сетевым соединениям между пограничными устройствами и облаком. Граничные, с другой стороны, более конкретно имеют отношение к вычислительным процессам, выполняемым близко к пограничным устройствам. Таким образом, туманные вычисления включают граничные вычисления, но также будут включать сеть, необходимую для доставки обработанных данных в конечный пункт назначения.

Сторонники Консорциума OpenFog, организации, возглавляемой Cisco, Intel, Microsoft, Dell EMC и академическими институтами, такими как университеты Принстона и Пердью, разрабатывают эталонные архитектуры для развертывания туманных и граничных вычислений.

Если обратиться к безопасности граничных вычислений, то есть две стороны медали. Некоторые утверждают, что безопасность теоретически лучше в пограничной вычислительной среде, потому что данные не распространяются по сети, и они остаются ближе к тому месту, где были созданы. Чем меньше данных в корпоративном ЦОД или облачной среде, тем меньше данных будут уязвимыми, если одна из этих сред включена.

Оборотная сторона этого – некоторые из тех, кто полагает, что граничные вычисления по своей сути менее безопасны, поскольку сами пограничные устройства могут быть более уязвимыми. Поэтому при проектировании любого развертывания с использованием граничных или туманных вычислений, безопасность должна быть на первом плане. Шифрование данных, контроль доступа и использование туннелирования виртуальных частных сетей являются важными элементами защиты граничных вычислительных систем.

Как граничные вычисления изменяют сеть

По материалам Network World

Магнитоэлектрическая ячейка памяти повышает энергоэффективность

Исследователи разработали магнитоэлектрическую ячейку памяти произвольного доступа на основе опосредованного напряжением магнитоэлектрического эффекта, который обещает чрезвычайно низкие энергии записи и считывания битов.

Сегодняшние компьютеры обеспечивают хранение огромных объемов данных с чрезвычайно большими плотностями записи, но на запись и извлечение этой информации тратится много энергии. Более 99% потребляемой мощности при хранении и обработке информации теряются в виде тепла.

Группа исследователей из Франции и России разработала магнитоэлектрическую ячейку памяти с произвольным доступом (MELRAM), которая имеет потенциал для повышения энергоэффективности и тем самым уменьшает количество тепловых потерь на порядки для операций считывания при комнатной температуре. Исследование может помочь в производстве таких устройств, как мгновенно включаемые ноутбуки, флэш-накопителей с низким уровнем потребления и центров хранения данных, которые требуют гораздо меньшего охлаждения.

Миллиарды транзисторов теперь могут быть вытравлены на одиночных чипах размером с копейку, но в какой-то момент увеличение их числа для еще большей производительности на том же пространстве будет невозможно. Такая плотность этих наноскопических транзисторов приводит к нежелательному нагреву наряду и взаимодействиями на квантовом уровне, которые теперь должны устраняться.

В течение последних нескольких лет научные исследования для изучения магнитных свойств электронов в явлении, называемом магнитоэлектрическим эффектом, увеличились. Этот эффект, часто представляющий интерес в области исследований, известной как спинтроника, использует спин электрона, а не его заряд. Спином можно потенциально манипулировать на шкалах меньшего размера, используя гораздо меньше энергии.

Большинство усилий было сосредоточено на снижение энергии операций записи в магнитных запоминающих устройствах, поскольку эти операции обычно используют больше энергии, чем операции чтения. В 2010 году та же французская и российская команда показала, что комбинация магнитоупругих и пьезоэлектрических материалов в ячейке магнитоэлектрической памяти может позволить 100-кратное уменьшение энергии, необходимой для процесса записи. В последней работе исследователи показывают, что тот же принцип магнитоэлектричества также может использоваться для операций чтения со сверхнизким потреблением энергии.

Ядро ячейки памяти MELRAM основано на объединении свойств двух типов материалов путем их механического соединения. Магнитные сплавы, один – на основе комбинации тербиум-кобальта, а другой – железа и кобальта, толщиной несколько нанометров сложены друг над другом. Сплавы образуют магнитоупругий нанокомпозитный материал, магнитные спины которого реагируют на механические нагрузки.

Затем эти сплавы помещают на пьезоэлектрическую подложку, состоящую из релаксорных сегнетоэлектриков, экзотических материалов, которые изменяют свою форму или размеры, когда они подвергаются воздействию электрического поля.

«Вместе эти материалы представляют собой мультиферроидные (сегнетомагнетики) гетероструктуры, в которых управление магнитными свойствами становится возможным благодаря применению электрического напряжения», - сказал Николас Тьерцелин (Nicolas Tiercelin), соавтор статьи и научный сотрудник Национального центра научных исследований (Centre national de la recherche scientifique, CNRS), который проводит исследования в Институте электроники, микроэлектроники и нанотехнологий в Лилле, Франция.

«Многокомпонентный нанокомпозит обеспечивает сильное магнитоэлектрическое взаимодействие при комнатной температуре, - отметил Владимир Преображенский, еще один соавтор работы, директор по исследованиям в Центре волновых исследований Института общей физики им. Прохорова, РАН, в Москве. - Это взаимодействие является основным механизмом управления магнитными состояниями с помощью электрического поля. Эта особенность магнитоэлектрической памяти является источником ее сверхнизкого энергопотребления».

Джон Чамберс уходит с поста председателя правления Cisco

Как стало изестно, Джон Чамберс покидает пост председателя правления Cisco, а эту должность займет Чак Роббинс (Chuck Robbins). Чамберс - человек эпоха в ИТ-индустрии!

Как генеральный директор Cisco Чамберс, которому сейчас 68 лет, был одним из самых выдающихся представителей того бума, превратившего Интернет в сеть, которая переопределила, как люди работают, общаются и развлекаются. Он обеспечил рост, который за короткое время превратил Cisco в самую ценную компанию в мире, а затем умело вел ее через распад dot-com, финансовый кризис и появление новых конкурентов, которые создавали менее дорогие способы разработки и управления компьютерными сетями.

С июля 2015 г. у руля компании Cisco Systems Чак Роббинс  и теперь к своим обязанностям главного исполнительного директора он добавит роль председателя правления, укрепив свою позицию в попытке переделать бизнес, который Джон Чамберс выстроил в одну из крупнейших компаний в технологической отрасли.

Как стало известно, Чамберс не будет выставлять свою кандидатуру на переизбрание на пост председателя правления в декабре.

Новая роль, по мнению многих наблюдателей, дает Роббинсу более полный контроль над управлением Cisco, крупнейшим производителем оборудования, которое образует основу Интернета. И это происходит в момент, когда "Сеть" стремится освободиться от зависимости от дорогостоящего оборудования, которое обеспечивает большую часть доходов компании Cisco. Под руководством Чамберса, который работал в качестве генерального директора компании с 1995 г. по 2015 г., эти продукты помогли увеличить годовой объем продаж Cisco с 1,2 миллиарда долларов до почти 50 миллиардов долларов. Этот всплеск застопорился по мере того, как изменилась сетевая индустрия, и у Cisco уже не было годового двузначного процентного роста доходов, типичного для раннего руководства Чамберса, начиная с 2010 года.

Роббинс, который принял на себя роль генерального директора в июле 2015 года, изо всех сил пытался запустить продажи, по мере того как отрасль переключалась на облачные вычисления - удаленные ЦОД, которые предоставляют услуги через Интернет. Такие игроки, как Amazon Web Services и Facebook, все чаще создают собственное оборудование и заменяют традиционных поставщиков серверов, хранилищ и сетевых устройств.

В ответ Роббинс пытается заставить продукты Cisco сделать больше для своих клиентов, добавив возможности управления программным обеспечением и автономные сервисы, предоставляемые через Интернет. Большая часть этих усилий осуществляется через ряд приобретений, таких как августовское объявление о покупке за 320 млн. долл Springpath, поставщика программного обеспечения, используемого в ЦОД. По словам Роббинса, в отчете о прибылях и убытках, полученных от программного обеспечения и подписки, отсроченный доход теперь достигает более 5 миллиардов долларов. Это составляет прирост в 50% по сравнению с тем же периодом годом ранее.

Сеть кристаллов для квантовой связи на большие расстояния

Новый протокол связи, использующий кристалл, открывает путь для будущего квантового ретранслятора.

Квантовая физика может гарантировать, что сообщение не будет перехвачено до достижения цели. Благодаря законам квантовой физики частица света – фотон – может находиться в двух разных состояниях одновременно. Эта особенность позволяет обнаруживать подслушивающее устройство при отправке сообщения. Однако этот метод до сих пор ограничен небольшими расстояниями. Чтобы увеличить расстояние этих квантовых коммуникаций, исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, продемонстрировали новый протокол, основанный на кристалле, который может излучать кванты света, а также хранить их в течение длительного времени. Эта работа, появившаяся в Physical Review Letters, открывает путь для будущего квантового ретранслятора.

Квантовая суперпозиция - одна из удивительных черт квантовой физики. «Чтобы проверить безопасность связи, мы можем использовать частицы света, фотоны, с помощью которых мы кодируем квантовые биты», - объясняет Сирил Лаплан (Cyril Laplane), исследователь из Группы прикладной физики в UNIGE. Он продолжает: «Затем мы используем свойства квантовой суперпозиции, позволяя фотону одновременно находиться в двух состояниях, чтобы проверить безопасность линии связи». Действительно, если фотон перехватывается и считывается, суперпозиция состояний теряется, остается только одно из двух состояний. Следовательно, получатель может узнать, было ли сообщение перехвачено.

Поскольку этот протокол опирается на использование одиночных фотонов, существует непренебрегаемая вероятность потери частиц при их распространении в традиционных каналах связи, таких как оптическое волокно. Эта проблема становится все более критичной с расстоянием. Чтобы осуществлять связь на больших расстояниях, нужны повторители, которые усиливают и ретранслируют сигнал. Однако невозможно использовать такую процедуру в квантовой связи, не разрушая суперпозицию состояний. Физики должны построить квантовый ретранслятор, способный хранить дуальный характер фотона, а также создать такое состояние, что является настоящей проблемой.

Чтобы построить квантовый ретранслятор, ученые исследовали много атомных газов, которые обычно требуют сложных экспериментальных установок. «Мы используем кристалл, способный хранить квантовое состояние фотона. Он обладает тем преимуществом, что относительно прост в использовании с возможностью очень длительного хранения», - поясняет Жан Этесс (Jean Etesse), соавтор статьи. Эти кристаллы способны поглощать свет и восстанавливать его позже, не читая информацию, закодированную на нем. Кроме того, они могут генерировать одиночные фотоны и хранить их по требованию. Другим важным активом является их потенциал для миниатюризации.

Поскольку кристалл является источником и памятью для квантовой информации, он упрощает протокол для квантовых повторителей и закладывает основу квантового Интернета. Физики в UNIGE уже работают над созданием элементарного канала квантовой связи с использованием ретранслятора.

Сеть кристаллов для квантовой связи на большие расстояния

Квантовый ретранслятор: два кристалла в работе

Физика может ускорить решения сложных вычислительных задач

Исследователи использовали изящный метод, основанный на статистической механике, называемый вершинной моделью, для создания более эффективных алгоритмов для более быстрого решения сложных задач. Исследование может решить проблемы машинного обучения, оптимизации схем и других основных вычислительных задач.

Известная вычислительная проблема относится к поиску наиболее эффективного маршрута для коммивояжера для посещения клиентов в ряде городов. Казалось бы, здесь все просто, но на самом деле это удивительно сложная и интенсивно изучаемая задача с выходом в такие области, как производство и управление воздушным движением.

Исследователи из Университета Центральной Флориды (UCF) и Бостонского университета (BU) разработали новый подход к решению таких сложных вычислительных задач. Они нашли способ применения статистической механики для создания более эффективных алгоритмов, которые могут работать на традиционных компьютерах или на новом типе квантовой вычислительной машины, сказал профессор Эдуардо Муччиоло (Eduardo Mucciolo), заведующий кафедрой физики в Колледже наук UCF.

Статистическая механика была разработана для изучения твердых тел, газов и жидкостей в макроскопических масштабах, но теперь используется для описания множества сложных состояний вещества, от магнетизма до сверхпроводимости. Методы, полученные из статистической механики, также применялись для понимания моделей трафика, поведения нейронных сетей, лавинных осадков и колебаний фондового рынка.

Уже существуют успешные алгоритмы, основанные на статистической механике, которые используются для решения вычислительных задач. Такие алгоритмы отображают проблемы на модель двоичных переменных на узлах графа, а решение кодируется по конфигурации модели с наименьшей энергией. Создавая модель с помощью аппаратного или компьютерного моделирования, исследователи могут охлаждать систему до тех пор, пока она не достигнет наименьшей энергии, показывая решение.

«Проблема с этим подходом заключается в том, что часто нужно проходить через фазовые переходы, аналогичные тем, которые обнаруживаются при переходе от жидкой фазы к стеклянной, где существует много конкурирующих конфигураций с низкой энергией, - сказал проф. Муччиоло. - Такие фазовые переходы существенно замедляют процесс охлаждения, что делает метод бесполезным».

Проф. Мучиоло совместно с другими физиками – Клаудио Шамоном (Claudio Chamon) и Андреем Рукенштейном (Andrei Ruckenstein) из BU – преодолел это препятствие, отобразив исходную вычислительную задачу на элегантную статистическую модель без фазовых переходов, которую они назвали моделью вершин. Модель определена на двумерной решетке, и каждая вершина соответствует обратимому логическому вентилю, соединенному с четырьмя соседями. Входные и выходные данные располагаются на границах решетки. По словам проф. Муччиоло, использование обратимых логических вентилей и регулярность решетки были важными компонентами для предотвращения замедления, вызываемого фазовыми переходами.

Шамон, профессор физики в BU и лидер команды, сказал, что исследование представляет собой новый взгляд на проблему.

«Эта модель не имеет объемного термодинамического фазового перехода, поэтому одно из препятствий для достижения решений, представленных в предыдущих моделях, было устранено», - сказал он.

Вершинная модель может помочь решить сложные проблемы в машинном обучении, оптимизации схем и других важных вычислительных задачах. Исследователи также изучают, может ли модель применяться к факторизации полупростых чисел, которые являются произведением двух простых чисел. Трудность выполнения этой операции с очень большими полупростыми числами лежит в основе современной криптографии и предложила ключевое обоснование для создания крупномасштабных квантовых компьютеров.

Более того, модель может быть обобщена, чтобы добавить еще один путь к решению сложных классических вычислительных задач, воспользовавшись преимуществами квантовомеханической суперпозиции состояний – тем, что, согласно квантовой механике, система может быть во многих состояниях одновременно.

«Наша статья также представляет собой естественную основу для программирования специальных вычислительных устройств, таких как машины D-Wave Systems, которые используют квантовую механику, чтобы ускорить время решения классических вычислительных задач», - сказал Рукенштейн.

Физика может ускорить решения сложных вычислительных задач

Эдуардо Муччиоло, профессор и заведующий кафедрой физики Университета Центральной Флориды

Найден простой способ создания двумерных электронных схем

Команда исследователей обнаружила быстрый и простой способ создания двумерных электронных схем, которые потенциально могут привести к появлению нового поколения электронных устройств.

Выступая на конференции в Норвегии, Збигнев Розинек (Zbigniew Rozynek), исследователь Университета Адама Мицкевича в Познани, Польша, продемонстрировал нечто похожее на магию. Когда он воткнул игольчатый электрод в смесь сферических металлических микрочастиц, диспергированных в силиконовом масле, шарик прикрепился к его концу. Когда Розинек вытащил электрод из дисперсии, другой шарик присоединился к первому, а затем следующий ко второму и т. д., пока не сформировалась длинная цепь.

«Шарики вели себя как магнитные бусины, за исключением того, что магнетизм отсутствовал, - сказал Эрик Луйтен (Erik Luijten), профессор материаловедения и инженерии в Северо-Западной инженерной школе Маккормика. - У частиц нет тенденции образовывать кластеры. Я понял, что происходит нечто более сложное».

Итоговое открытие может привести к появлению нового поколения электронных устройств и быстрому, простому способу записи двумерных электронных схем.

«Наши научные результаты могут открыть другие области для будущих исследований как фундаментальных, так и прикладных, - сказал Розинек. - Мы уже работаем над последующими проектами, основанными на нашем открытии».

Розинек и аспирант Мин Хань (Ming Han) выполнили множество расчетов, показывающих, как электрическое поле электрода изменило свойства частиц. Когда электрод погружается в коллоидный раствор, его заряженный наконечник поляризует каждую сферу. Эти индуцированные дипольные взаимодействия заставляют сферы соединяться вместе. Полученная цепочка могла содержать сотни тысяч сфер, достигая 30 см в длину.

После того, как команда открыла тайну, как сформировались цепочки, у нее была вторая загадка, которую нужно было решить. «Еще одна увлекательная часть состоит в том, что, как только мы вытащили цепочку из жидкости, нам больше не нужно было прилагать электрическое поле, чтобы удерживать структуру цепи, - сказал Хань. - После того, как поле было выключено, цепочка частиц оставалась стабильной».

После нескольких месяцев исследований команда обнаружила, что цепи сохраняют свои структуры из-за жидких «мостов» между соседними частицами. Когда исследователи вытащили цепь из жидкости, силиконовое масло прилипло к сторонам каждой частицы, образуя каркас вокруг всей цепи и сохраняя ее неповрежденной.

«Поверхностное напряжение играет здесь большую роль, - сказал Хань. - Жидкий мост заставляет частицы склеиваться. Физика здесь действительно интересная. Большинство людей думали бы, что если вы хотите сохранить структуру, тогда вам нужно будет применить электрическое поле, но это не так в нашей системе».

Как только гибкая цепь вытаскивается из жидкости, ее можно сразу перетащить по поверхности и нанести на нее, чтобы создать паттерн. Исследователи полагают, что этот метод можно использовать как альтернативный способ создания простых двумерных электронных схем. Если вместо силиконового масла используется расплавленный воск, то этот способ можно также использовать для создания трехмерных структур, которые сохраняют свою форму, когда воск охлаждается и затвердевает.

«Несмотря на простоту, способ изготовления коллоидных структур очень изящный и может использоваться для многих применений, включая изготовление проводящих путей на разных подложках, которые будут использоваться, например, в электронных приложениях» - сказал Розинек.

Ученые считают, что решение этой тайны потенциально может открыть дверь для приложений, которые они не могут предсказать сегодня. Понимая, как работает метод, они могут лучше оценить, как различные типы жидкостей или уровни напряжения могут влиять на цепи и изменять результат.

«Понимание того, как это работает, облегчает манипулирование и оптимизацию, - сказал проф. Луйтен. - Мы можем сказать, будет ли этот метод работать лучше или хуже, если частицы будут больше или если электрическое поле будет сильнее. Это возможно только потому, что мы это понимаем. В противном случае вам придется исследовать бесконечный набор комбинаций».

Найден простой способ создания двумерных электронных схем

Частицы вытягиваются из дисперсии для образования «жемчужного ожерелья» путем приложения электрического поля через игольчатый электрод

VMware окружает себя облаком

VMware развернет услуги по всему миру в облаке AWS в течение следующих 15 месяцев, начиная с США.

В преддверии конференции VMWorld СЕО VMware Пэт Гелсингер дал интервью главному редактору IDG Enterprise Эрику Кнорре, в котором рассказал о предстоящих анонсах на конференции, о будущем компании и о его пятилетнем руководстве. Ниже приведены основные моменты этого интервью.

Компания объявит о доступности VMware Cloud на AWS, партнерстве, в рамках которого VMware Software Defined Data Center размещается в облаке AWS в качестве сервиса. Новость заключается в том, что эта услуга доступна в Западной зоне обслуживания в Соединенных Штатах.

Планируется, что к концу следующего года сервис будет доступен во всех зонах. Он будет развернут на Восточном побережье, в Европе и Азии – везде, где доступен AWS.

Кроме того, компания объявит об инструментах управления, которые работают в любой облачной среде, даже той, которая не построена на VMware. Гельсингер сказал, что инструменты телеметрии и метрических показателей доступны благодаря покупке VMware компании Wavefront в начале этого года, а также с помощью vRealize Network Insight (vRNI), инструмента VMware для видимости и аналитики в средах SDN, особенно NSX.

VMware анонсирует функцию безопасности под названием App Defense, которая изучает «хорошее поведение» в виртуальных машинах и обеспечивает дополнительный уровень безопасности для контейнеров, работающих на виртуальных машинах. Это дает еще один уровень безопасности, который просто предоставляется бесплатно, как часть контейнера, находящегося в виртуальной машине.

Также в области безопасности компания добавит единый вход для Workspace ONE, который представляет собой интеграцию AirWatch, программного обеспечения для управления мобильностью VMware и Horizon, ее виртуальной десктопной платформы. Это дает клиентам возможность управлять всеми своими устройствами с единой платформы.

Интернет вещей присутствует в анонсах VMWare с vSAN для IoT. vSAN - это архитектура хранения VMware, в которой хосты VMware используют совместное дисковое пространство.

Это соответствует общей стратегии VMware в области краевых вычислений – располагать «интеллект» ближе к конечным точкам, чтобы анализировать данные, поддерживать устройства и обновлять программное обеспечение, не полагаясь на ссылки на центр.

Взаимодействие VMware с ПО с открытым исходным кодом определяется двумя объявлениями: поддержка Okata, новейшей платформы OpenStack с открытым исходным кодом и поддержка оркестрации контейнеров Kubernetes в Cloud Foundry, облачной платформе с открытым исходным кодом от Pivotal.

Гелсингер также сказал, что сообщество стандартов соглашается с интерфейсами на основе контейнеров, и они добавляются в платформу NSX. Он среди прочего отметил, что VMware не видит конкуренции между контейнерами и виртуальными машинами, но VMware пытается упростить работу контейнеров в виртуальных машинах. «Мы считаем, что контейнеры великолепны. Мы любим их. Основное преимущество контейнеров – ускоренная разработка приложений, развертывание и управление жизненным циклом. По большей части мы не видим их заменой виртуализации», - сказал Гелсингер.

Предприятия занимаются гиперконвергентной инфраструктурой, а VMware пытается помочь в предоставлении устройств, которые делают это, поэтому компаниям не нужно создавать собственную инфраструктуру.

По мере того, как Гелсингер приближается к своей пятой годовщине в качестве СЕО, он говорит, что его самое большое достижение – это готовность VMware для второго акта, то есть, выхода за пределы своего первоначального успеха с продуктами виртуализации vSphere.

Гелсингер указывает на успехи в программно-ориентированных центрах обработки данных Workspace ONE и платформы управления мобильностью, а также на ее успех в облаке в качестве доказательства того, что существует многообещающий второй акт.

«Я думаю, что суммой моих пяти лет пребывания в должности СЕО VMware, было бы построение такой стратегии, чтобы мы позиционировались не только как отличная компания в прошлом или настоящем, но на десятилетия вперед», - резюмировал он.

 
 
IDC
Реклама

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