Як бомби та ракети обрушуються на українські міста,так діє інший вид озброєння: кіберзброя. Ця зброя нового покоління замінює вибухівку на деструктивне програмне забезпечення (шкідливе ПЗ) і ракетні пускові установки з мережевими вразливістю. Кіберзброя проникає в основні мережі країни-противника, встановлює віддалений контроль та сіє хаос, стираючи дані в комп'ютерах, зливаючи дані та викликаючи інші небезпечні збої в основних службах та критичній інфраструктурі.

Але кіберзброя принципово відрізняється від традиційної «кінетичної» зброї: вона часто менш цілеспрямована. Іншими словами, коли одна країна використовує кіберзброю проти іншої країни, вона може вразити інші цілі, ніж передбачали його творці. Коли шкідливе програмне забезпечення переміщується всередині цільової мережі, воно може ненавмисно проникнути в інші мережі. Дослідники називають це "побічним ефектом".

І хоча зараз Росія веде реальну війну тільки проти України, ризик поширення агресія за допомогою кіберзброї на європейські країни та фірми у всьому світі продовжує зростати. Microsoft виявила безліч українських комп'ютерів, уражених шкідливою програмою, яка стирає їх вміст, що важко піддається відновленню. В останні дні Microsoft також виявила нове шкідливе ПЗ (під назвою «FoxBlade»), призначене для крадіжки даних про здоров'я, страхування та транспорт з українських основних служб. Висока ймовірність поширення цих шкідливих програм за межі України. Уряди всього світу вже випускають попередження про можливий ризик поширення загрози. Також з'являються підозріло своєчасні збої в роботі європейських систем, які можуть стати побічними ефектами. Ізоляція себе від кінетичної війни більше не означає, що вони у безпеці від наслідків самої війни.

Традиційно концепція безпеки розвивалася поряд із поняттями загрози та сили, насамперед у збройних силах.

У лютому 1998 року, коли США готували бомбардування Іраку, хтось зламав військові комп'ютерні мережі. Виявилося, що це були якісь підлітки з Каліфорнії. Ця подія, відома як Solar Sunrise, пролила світло на кіберпростір. Це викликало політичні дебати про активи, уразливості та можливості, якими уряди повинні керувати для захисту своїх об'єктів та своїх зацікавлених сторін у кіберпросторі.

Исследователи из Fraunhofer IZM в Германии разработали высокоплотный процесс криогенной электроники для квантовых компьютеров.

Команда использовала столбики индия с шагом 7,5 мкм, чтобы удвоить плотность межсоединений кубитов, охлажденных до температуры в несколько милликельвинов. Это тестируется в специальной криометрической лаборатории в Берлине.

Для чтения кубитов и управления ими требуется электронный переключатель с достаточной плотностью портов, и он должен быть термически развязан, чтобы его собственный тепловой сигнал не разрушал квантовую запутанность кубитов.

По словам доктора Германа Опперманна (Hermann Oppermann) из Фраунгоферовского института надежности и микроинтеграции IZM, современная технология соединения кубитов застряла на шаге 15 микрометров в течение нескольких лет. Его команда использовала гальваническое осаждение индия на шаге менее 7,5 микрометров.

Поскольку во время работы система должна поддерживать температуру 20 милликельвинов, ее электрические соединения могут выделять лишь незначительное количество тепловой энергии. Команде удалось нанести и структурировать сверхпроводящий ниобий и ниобиевые сплавы в виде сквозных отверстий через несколько слоев подложки в промежутках. Результатом стал носитель схемы с чрезвычайно малыми потерями, который может соединять целые массивы кубитов в режиме реального времени и интегрировать их в высокоплотные, но масштабируемые системы для квантовых вычислений.

Fraunhofer IZM создал специальную криометрическую лабораторию в Берлине как место, где можно было бы разработать эту фундаментальную технологию, протестировать подходящие материалы, оптимизировать концепции интеграции и испытать технологии сверхпроводящих межсоединений для криогенных приложений.

Лаборатория позволяет исследователям тестировать, характеризовать и оценивать электрические цепи и добиваться прогресса в технологиях интеграции для сценариев с экстремально низкими температурами. Отдельные компоненты схемы охлаждаются до 3 градусов Кельвина, чтобы проанализировать их резистивные свойства и сделать выводы об их электрических характеристиках и надежности переходных отверстий, слоев перераспределения и систем управления при криогенных температурах.

«В качестве одного из наших следующих шагов мы будем продвигать эту криогенную технологию упаковки и соединения в направлении высокочастотной технологии миллиметровых волн», — сказал д-р Опперманн.

«Мы постоянно учимся в этой области, что создает удивительный потенциал на рынке для возможных приложений, — сказал он. - Это не ограничивается квантовыми технологиями, но также открывает новые перспективы для традиционных приложений, таких как высокопроизводительные вычисления или криодатчики. Мы всегда заинтересованы в других проектах, которые могли бы извлечь выгоду из нашего опыта в области упаковочных технологий для криогенных применений».

Toshiba и сетевой гигант Ciena продемонстрировали первое квантовое распределение ключей (QKD) для блокчейна в городских сетях.
Доказательство концепции может поддерживать скорость 800 Гбит/с для критически важных приложений в реальных условиях окружающей среды и обеспечивать квантово-защищенные соединения.
Исследовательская группа продемонстрировала способность недавно разработанной сети QKD мгновенно обнаруживать и защищаться от перехватчиков. Она также изучила влияние реальных факторов окружающей среды на качество квантового канала и использовала оптический канал с защитой QKD для развертывания и защиты Liink J.P. Morgan, одноранговой блокчейн-сети производственного уровня. Это первая демонстрация QKD для защиты приложения блокчейна.

Работа в Future Lab JPMorgan Chase для прикладных исследований и инженерии (FLARE) и глобальной сетевой инфраструктуры впервые мультиплексировала канал QKD на том же волокне, что и оптические каналы 800 Гбит/с, и использовалась для предоставления ключей для шифрования потока данных.

Сосуществование квантового канала с двумя каналами 800 Гбит/с и восемью каналами 100 Гбит/с было продемонстрировано на 70-километровом волокне с ключевой скоростью, достаточной для поддержки до 258 зашифрованных каналов AES-256 при частоте обновления ключа 1 ключ/сек. Работа QKD и десяти широкополосных каналов была продемонстрирована на расстояниях до 100 км.

Для подтверждения концепции сетевой инфраструктуры использовалась мультиплексная система QKD от Toshiba, изготовленная Toshiba Europe на их базе в Кембридже в Великобритании, и платформа Ciena Waveserver 5, оснащенная шифрованием на оптическом уровне 800 Гбит/с и открытыми API, работающими поверх фотонной системы Ciena 6500. Испытания проводились в лаборатории по моделированию производства оптоволокна JPMorgan Chase в США.

Хотя современные компьютеры уже очень быстры, они также потребляют огромное количество электроэнергии. Вот уже несколько лет много говорят о новой технологии, которая, хотя и находится в зачаточном состоянии, однажды может произвести революцию в компьютерной технике — спинтронике. Группа исследователей из Университета Гёте во Франкфурте определила материалы, обладающие удивительно быстрыми свойствами для спинтроники.

«Вы должны представить, что электронные спины — это крошечные магнитные иголки, прикрепленные к атомам кристаллической решетки и взаимодействующие друг с другом», — говорит Корнелиус Креллнер (Cornelius Krellner), профессор экспериментальной физики Франкфуртского университета им. Гёте. То, как эти магнитные стрелки реагируют друг с другом, принципиально зависит от свойств материала. К настоящему времени ферромагнетики исследовались прежде всего в спинтронике; с этими материалами, подобно железным магнитам, магнитные стрелки предпочитают ориентироваться в одном направлении. Однако в последние годы внимание в большей степени было уделено так называемым антиферромагнетикам, поскольку считается, что эти материалы обеспечивают еще более быструю и эффективную переключаемость, чем другие материалы спинтроники.

У антиферромагнетиков соседние магнитные стрелки всегда направлены в противоположные стороны. Если атомную магнитную стрелку толкнуть в одном направлении, соседняя стрелка повернется в противоположном направлении. Это, в свою очередь, заставляет следующего, кроме одного соседа, снова указывать в том же направлении, что и первая стрелка. «Поскольку это взаимодействие происходит очень быстро и практически без потерь на трение, оно предлагает значительный потенциал для совершенно новых форм электронных компонентов», — объясняет проф. Креллнер.

Прежде всего кристаллы с атомами из группы редкоземельных элементов рассматриваются как интересные кандидаты для спинтроники, поскольку эти сравнительно тяжелые атомы обладают сильными магнитными моментами — химики называют соответствующие состояния электронов 4f-орбиталями. Среди редкоземельных металлов, ряд из которых не являются ни редкими, ни дорогими, есть такие элементы, как празеодим и неодим, которые также используются в магнитной технологии. В настоящее время исследовательская группа изучила в общей сложности семь материалов с различными атомами редкоземельных элементов, от празеодима до гольмия.

Проблема при разработке материалов спинтроники заключается в том, что для таких компонентов требуются идеально спроектированные кристаллы, так как малейшие несоответствия сразу же негативно сказываются на общем магнитном порядке в материале. Именно здесь в игру вступает опыт Франкфурта. «Редкоземельные элементы плавятся при температуре около 1000 градусов по Цельсию, но родий, который также необходим для кристалла, не плавится до температуры около 2000 градусов по Цельсию, — говорит проф. Креллнер. - Вот почему здесь не работают обычные методы кристаллизации».

Вместо этого ученые использовали горячий индий в качестве растворителя. Необходимые редкоземельные элементы, а также родий и кремний растворяются в нем при температуре около 1500 градусов Цельсия. Графитовый тигель выдерживали при этой температуре около недели, а затем осторожно охлаждали. В результате искомые кристаллы вырастали в виде тонких дисков с длиной ребра два-три миллиметра. Затем группа изучила их с помощью рентгеновских лучей, полученных на берлинском синхротроне BESSY II и на источнике света Института Пауля Шеррера в Швейцарии.

«Самое важное открытие состоит в том, что в кристаллах, которые мы вырастили, редкоземельные атомы очень быстро реагируют друг с другом в магнитном поле, и сила этих реакций может быть специально отрегулирована путем выбора атомов», — говорит проф. Креллнер. Это открывает путь для дальнейшей оптимизации — в конечном счете, спинтроника все еще остается чисто фундаментальным исследованием, и до производства коммерческих компонентов еще далеко.

Однако на пути к рыночной зрелости предстоит решить еще очень много проблем. Таким образом, кристаллы, которые производятся при палящей жаре, обладают убедительными магнитными свойствами только при температурах ниже минус 170 градусов по Цельсию. «Мы подозреваем, что рабочие температуры могут быть значительно повышены за счет добавления атомов железа или подобных элементов, — говорит проф. Креллнер. Но еще предстоит увидеть, будут ли магнитные свойства столь же положительными». Однако благодаря новым результатам исследователи теперь лучше понимают, где имеет смысл менять параметры.

Исследователи из Университета Гёте разрабатывают новые материалы для минимизации энергопотребления электронных элементов

Чтобы квантовые компьютеры считались жизнеспособными, они должны успешно и проверяемо выполнять задачи, которые трудно воспроизвести на любом классическом компьютере — ситуация, известная как «квантовое преимущество». Однако по мере совершенствования как квантовых компьютеров, так и классических методов становится трудно провести черту, за которой квантовые машины имеют преимущество.

Недавняя разработка, возглавляемая исследователями из Бристольского университета, Великобритания, подняла конкуренцию на новый уровень, показав, что классические машины могут решать одну такую «сложную» задачу значительно быстрее, чем считалось ранее. Хотя квантовый компьютер по-прежнему лидирует, новый алгоритм бристольской команды сокращает разрыв между классическим компьютером и квантовым примерно на девять порядков.

В конце 2020 года экспериментаторы из Университета науки и технологий Китая (USTC) сообщили, что они продемонстрировали квантовое преимущество, используя метод, известный как выборка гауссовых бозонов (GBS). Их эксперимент был основан на идее, что задача выборки вероятностных распределений, генерируемых квантовыми состояниями в определенных условиях, известна как неразрешимая для классических компьютеров.

В GBS распределения вероятностей исходят из набора фотонов, проходящих через оптические схемы. Когда фотоны проходят через цепь, они интерферируют друг с другом, прежде чем будут измерены. По мере увеличения размера оптической схемы и количества фотонов вычисление статистики выходных измерений для классических компьютеров становится экспоненциально сложнее. Всего за несколько минут квантовая установка, созданная командой USTC, смогла рассчитать то, на что классической машине, как ожидалось, потребуется несколько миллионов лет.
Не обращая внимания на этот гигантский разрыв, команда Бристольской лаборатории квантовых инженерных технологий (QET Labs) вместе с коллегами из Имперского колледжа Лондона и Hewlett Packard Enterprise приняла вызов и придумала способ сократить классическое время выполнения для решения той же задачи. В недавней статье в Science Advances они показали, что можно смоделировать эксперимент USTC всего за несколько месяцев — ускорение примерно в миллиард по сравнению с предыдущими оценками.

Этот новый результат пересматривает несколько алгоритмов, используемых в моделировании GBS, и выводит результаты эксперимента с возможностью добавления шума и ошибок по желанию. Эта дополнительная возможность отличает его от многих других алгоритмов моделирования, ориентированных на эффективность, которые, как правило, явно полагаются на то, как ошибки влияют на результат физического эксперимента, чтобы сократить время моделирования. Было показано, что добавление моделей шума, которые представляют экспериментальные потери, к классическому моделированию GBS снижает его сложность и, следовательно, сокращает время их выполнения.

По словам Джейкоба Ф. Балмера (Jacob F Bulmer), аспиранта из Бристоля и ведущего автора исследования, целью этих экспериментов и моделирования не является решение конкретной реальной проблемы. Скорее, это лучше понять и продемонстрировать критерии квантового преимущества. Хотя новый результат все еще не быстрее, чем квантовый эксперимент, он делает дыры в том, что ранее считалось «сложным» для классических компьютеров, и поднимает планку для будущих экспериментов.

«Я думаю, что основной вывод заключается в том, что мы предоставили четкий эталон, с которым следует сравнивать эксперименты GBS, — объясняет Балмер. - Я надеюсь, что отныне любой новый прогресс в GBS будет включать сравнение с нашими методами, которые считаются самыми быстрыми классическими алгоритмами для точного моделирования GBS».

Гонка за квантовое преимущество еще не окончена. Что касается классической стороны, бристольским исследователям еще предстоит полностью использовать шум и несовершенство экспериментальных установок таким образом, чтобы еще больше ускорить их моделирование. В то же время квантовые технологии продолжают стремительно развиваться. В октябре 2021 года группа USTC сообщила о новых результатах в Physical Review Letters, которые значительно превосходят результаты 2020 года. Хотя команда USTC не представила эталонный тест нового классического алгоритма с достижениями обеих сторон, еще неизвестно, что на самом деле означает квантовое преимущество для GBS.

Работаем быстрее: в гонке за вычислительными преимуществами классические машины не так сильно отстают, как считалось ранее

Физики из Амстердамского университета предложили новую архитектуру масштабируемого квантового компьютера. Используя коллективное движение составляющих частиц, они смогли построить новые строительные блоки для квантовых вычислений, которые создают меньше технических трудностей, чем современные методы.

Исследователи работают в QuSoft и Институте физики. Усилия, которыми руководил кандидат наук Маттео Маззанти (Matteo Mazzanti), сочетают в себе два важных компонента. Одним из них является так называемая платформа с захваченными ионами, один из наиболее многообещающих кандидатов для квантовых вычислений, в котором используются ионы. Другим — хитроумный метод управления ионами, поступающими с помощью оптического пинцета и осциллирующих электрических полей.

Как следует из названия, квантовые компьютеры с захваченными ионами используют кристалл захваченных ионов. Эти ионы могут двигаться по отдельности, но, что более важно, и в целом. Как оказывается, возможные коллективные движения ионов облегчают взаимодействие между отдельными парами ионов. В их предложении эта идея конкретизируется путем приложения однородного электрического поля ко всему кристаллу, чтобы опосредовать взаимодействия между двумя конкретными ионами в этом кристалле. Два иона выбираются путем применения к ним потенциалов пинцета. Однородность электрического поля гарантирует, что только два иона будут двигаться вместе со всеми другими ионами в кристалле. В результате сила взаимодействия между двумя выбранными ионами является фиксированной, независимо от того, насколько далеко друг от друга находятся два иона.

Квантовый компьютер состоит из вентилей, небольших вычислительных строительных блоков, которые выполняют квантовые аналоги таких операций, как «И» и «ИЛИ», которые мы знаем из обычных компьютеров. В квантовых компьютерах с захваченными ионами эти вентили воздействуют на ионы, и их работа зависит от взаимодействия между этими частицами. В установке тот факт, что эти взаимодействия не зависят от расстояния, означает, что и продолжительность работы вентилей не зависит от этого расстояния. В результате эта схема квантовых вычислений по своей природе является масштабируемой и по сравнению с другими современными схемами квантовых вычислений создает меньше технических проблем для создания сравнительно хорошо работающих квантовых компьютеров.

Два захваченных иона (синий) выбираются оптическим пинцетом (красный). Квантовый вентиль между ионами можно реализовать с помощью электрических полей

 Робот провел лапароскопическую операцию на мягких тканях свиньи без направляющей руки человека — значительный шаг в робототехнике к полностью автоматизированной операции на людях. Разработанный группой исследователей Университета Джона Хопкинса автономный робот Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) описан в журнале Science Robotics.

«Наши результаты показывают, что мы можем автоматизировать одну из самых сложных и деликатных задач в хирургии: повторное соединение двух концов кишечника. STAR провел операцию на четырех животных и дал значительно лучшие результаты, чем люди, выполняющие ту же процедуру», - сказал старший автор Аксель Кригер (Axel Krieger), доцент кафедры машиностроения в Инженерной школе Уайтинга Джона Хопкинса.

Робот преуспел в кишечном анастомозе, процедуре, которая требует высокого уровня повторяющихся движений и точности. Соединение двух концов кишечника, пожалуй, самый сложный этап в желудочно-кишечной хирургии, требующий от хирурга наложения швов с высокой точностью и последовательностью. Даже малейшее дрожание рук или неправильно наложенный шов могут привести к несостоятельности, что чревато катастрофическими последствиями для пациента.

Команда оснастила STAR новыми функциями для повышения автономности и хирургической точности, в том числе специализированными инструментами для наложения швов и современными системами визуализации, которые обеспечивают более точную визуализацию операционного поля.

По словам доц. Кригера, операции на мягких тканях особенно сложны для роботов из-за их непредсказуемости, вынуждающей их быстро адаптироваться к неожиданным препятствиям. STAR имеет новую систему управления, которая может корректировать хирургический план в режиме реального времени, как это сделал бы хирург-человек.

«Что делает STAR особенным, так это то, что это первая роботизированная система, которая планирует, адаптирует и выполняет хирургический план в мягких тканях с минимальным вмешательством человека», — сказал доц. Кригер.

Трехмерный эндоскоп на основе структурного света и алгоритм отслеживания на основе машинного обучения, разработанный проф. Джином Кангом (Jin Kang) и его учениками, направляет STAR. «Мы считаем, что передовая система трехмерного машинного зрения необходима для того, чтобы сделать интеллектуальных хирургических роботов умнее и безопаснее», — сказал проф. Канг.

По словам доц. Кригера, по мере того, как медицина движется к более лапароскопическим подходам к операциям, будет важно иметь автоматизированную роботизированную систему, предназначенную для таких процедур.

«Роботизированный анастомоз — это один из способов гарантировать, что хирургические задачи, требующие высокой точности и воспроизводимости, могут выполняться с большей точностью у каждого пациента, независимо от навыков хирурга, — сказал доц. Кригер. - Мы предполагаем, что это приведет к демократизированному хирургическому подходу к лечению пациентов с более предсказуемыми и последовательными результатами».

,

Важный порог в квантовой коррекции ошибки был достигнут с использованием кубитов на основе кремния. Успех сопутствовал трем независимыми исследовательскими группами, которые использовали спины отдельных электронов или ядер для создания квантовых логических шлюзов, которые выполняли операции с более чем 99% точностью. Кремний широко используется в микроэлектронной промышленности, поэтому это развитие может привести к квантовым компьютерам на основе масштабной интеграции кремниевых устройств.

В одну команду входили исследователи из RIKEN Centre for Emergent Matter Science, Япония, и QuTech, Нидерланды. Вторая - международная команда, возглавляемая исследователями в Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии, и третья команда была исключительно из QuTech.

Сегодняшние строящиеся квантовые компьютеры являются деликатными устройствами, которые ограничены тем фактом, что их кубиты могут поддерживать суперпозиции нескольких квантовых состояний в течение ограниченного времени. Помимо этого «времени когерентности», кубиты могут потерять свою квантовую информацию, вводя ошибки в расчеты. Чтобы обойти эту проблему, физики разрабатывают алгоритмы коррекции ошибок, чтобы сохранить расчеты. Тем не менее, схемы коррекции ошибок требуют, чтобы кубиты имели по меньшей мере точность 99%.

Такие операции с высокой точностью были достигнуты в кубитах, выполненных из сверхпроводящих цепей, захваченных ионах и центрах вакансий азота в алмазе. Однако эти кубиты относительно велики, что ограничивает их практически, когда речь идет о интеграции большого количества кубитов в одном устройстве.

Кремний - это материал, когда речь идет о широкомасштабной интеграции, и физики разрабатывают кубиты на основе этого материала, часто используя спины отдельных электронов в качестве кубитов. Чтобы стать конкурентоспособными с существующими подходами, операции, связанные с этими кубитами, необходимо будет поднять пороговое значение надежности до 99%, обеспечив при этом доступность и легкое управление спинами.

Команды Riken-Qutech и Qutech выполнили эти требования, изготовив два близлежащих квантовых точки в кремниевом чипе. Квантовые точки ведут себя очень похоже на атомы, каждая захватывает и изолирует электрон. Затем для управления кубитами использовались электрические поля, созданные электродами на чипе.

Эти две команды использовали свои кубиты для реализации квантовых алгоритмов, которые включали в себя конфигурацию кубитов для создания одно- и двукубитных логических шлюзов. Для этого исследователи приложили электрическое поле в качестве барьера между парами квантовых точек. Когда этот барьер понижен, оба электрона вместе перемещались до тех пор, пока их волновые функции не перекрывались, обеспечивая запутывание их квантовых состояний.

Команда, возглавляемая UNSW, использовала другой подход к созданию своих кубитов. Исследователи начались с кремниевого чипа, в который они имплантировали два иона фосфора поблизости друг к другу. Каждый ион имеет ядерный спин, позволяющий использовать его в качестве кубита. Эти ионы очень хорошо изолированы в кремнии, поэтому кубитам имеют длинные времена когерентности. Два кубита фосфора связаны посредством близлежащего электрона, которым манипулируют в одноэлектронном транзисторе на чипе. Микроволновые импульсы используются для управления процессом.

Во всех трех исследованиях были достигнуты точности квантовых шлюзов, превышающие 99,5%, что намного выше широко принятого порогового значения для коррекции ошибок. Каждая команда использовала собственный подход, чтобы продемонстрировать это преимущество. Команда Riken-Qutech внедрила два квантовых алгоритма коррекции ошибок. Следовательно, алгоритмы достигли точности до 97%, показав, что квантовые компьютеры на основе кремния могут реально выполнять высокоточные расчеты.

Чтобы продемонстрировать возможности своих кубитов, команда Qutech успешно рассчитала энергию диссоциации молекулярного водорода от первых принципов - что является очень требовательной задачей при выполнении на обычном компьютере. Наконец, команда UNSW продемонстрировала запутанность между двумя кубитами фосфора и промежуточным электроном, тем самым создавая состояние трех кубитов. Это достижение представляет собой реалистичные маршруты к масштабируемой квантовой обработке информации, используя комбинацию ядерных и электронных спинов.

Результаты всех трех исследований в настоящее время продвигают квантовую вычислительную платформу на основе кремния на шаг ближе к реальности. Теперь команды стремятся добиться больших массивов двухкубитных шлюзов, точность которых остается выше 99% порога исправления ошибок. Если будет достигнут успех, то крупномасштабные квантовые компьютеры на основе кремния, возможно, в один день станут реальностью.

Высокая точность: кремниевый квантовый компьютерный чип, созданный командой Riken-Qutech

По словам пекинской исследовательской группы, экспериментальный беспроводный канал, установленный на территории Зимних Олимпийских игр, может одновременно транслировать более 10 000 прямых видеотрансляций высокой четкости.

«Речь идет о введении нового физического измерения, которое может привести к совершенно новому миру с почти неограниченными возможностями», — считает исследователь 6G.

Китайские ученые говорят, что они достигли рекордной скорости потоковой передачи данных с помощью революционной технологии, которая может помочь Китаю стать лидером в глобальной гонке за беспроводную связь следующего поколения, или 6G.

Используя вихревые миллиметровые волны, форму чрезвычайно высокочастотной радиоволны с быстро меняющимся вращением, исследователи передали 1 ТБ данных на расстояние 1 км за секунду.

Вихревые волны, в отличие от всего, что было в радиосвязи за последнее столетие, добавили «новое измерение в беспроводную передачу», заявили Чжан (Zhang) и его сотрудники из Shanghai Jiao Tong University и China Unicom.

Они сказали, что эксперимент показал, что Китай «лидирует в мире в исследованиях потенциальных ключевых технологий для 6G».

Существующие мобильные устройства используют для связи электромагнитные волны, которые распространяются подобно ряби в пруду. Информация представлена с математической точки зрения только в двух измерениях. Вихревая электромагнитная волна имеет трехмерную форму наподобие смерча.

Дополнительная информация может быть закодирована в вихревом, или в орбитальном угловом моменте этих волн, что значительно увеличивает пропускную способность связи. Технология мобильной передачи 6G, достигнутая в китайской лаборатории, в 10-20 раз быстрее, чем 5G.

Исследователи в Европе провели самые ранние коммуникационные эксперименты с использованием вихревых волн в 1990-х годах. В 2020 г. команда японской компании Nippon Telegraph and Telephone достигла скорости 200 Гбит/с на расстоянии 10 м.

Основная проблема заключается в том, что размер вихревых волн увеличивается с расстоянием, а ослабление сигнала затрудняет высокоскоростную передачу данных.

Китайская команда создала уникальный передатчик для создания более сфокусированного вихревого луча, заставляющего волны вращаться в трех разных режимах, чтобы нести больше информации, и разработала высокопроизводительное приемное устройство, которое могло бы собирать и декодировать огромное количество данных за долю секунды. Эксперимент в Пекине может стать «началом революции» в коммуникационных технологиях.

«Самое интересное — это не только скорость. Речь идет о введении нового физического измерения, которое может привести к совершенно новому миру с почти неограниченными возможностями», — сказал исследователь, попросивший не называть его имени, поскольку он участвовал в конфиденциальных исследовательских проектах с крупнейшими телекоммуникационными компаниями Китая.

По его словам, коммерческое развертывание 6G ожидается к 2030 году, но военные могут внедрить эту технологию раньше, потому что «они больше заботятся о производительности, чем о стоимости».

Команда Чжана сказала, что в их эксперименте использовался диапазон W, радиочастоту, используемую в военных целях. В 2018 году они установили вихревую волновую связь между самолетом и наземной станцией на расстояние 172 км, что остается мировым рекордом.

Команда Цинхуа также создает прототип квантового радара, использующего аналогичную технологию, которая может точно обнаруживать самолеты-невидимки.

Исследовательская группа в Тяньцзине в прошлом месяце заявила, что она разработала терагерцовый передатчик, еще один технологический подход к 6G, для китайской программы гиперзвукового оружия.

Соединенные Штаты и Япония объявили о программе стоимостью 4,5 млрд. долл. в апреле прошлого года в качестве совместных усилий по противодействию быстрому прогрессу Китая в технологии 6G.

Команда заявила, что результаты их эксперимента показали, что Китай «лидирует в мире» в исследованиях потенциальных технологий 6G

Благодаря большому рынку, доступ к которому можно получить, использование дополненной реальности (AR) может стать конкурентным преимуществом во многих отраслях. Усовершенствованная технология также позволяет повысить эффективность на рабочем месте. Эксперты MobiDev рассмотрели некоторые тенденции дополненной реальности, которые будут способствовать инновациям в 2022 году.

Здравоохранение и дополненная реальность
В условиях сохраняющихся ограничений, связанных с Covid-19, использование решений дополненной реальности становится все более важным для решения таких проблем, как сложность удаленной поддержки пациентов и увеличение нагрузки на больницы. Сюда входят как решения для телехирургии, так и приложения для психического здоровья, которые помогают людям сохранять психологическое равновесие в эти трудные времена.

Включение внутренней и внешней навигации
Навигация в дополненной реальности стала более гибкой и достижимой, чем когда-либо прежде. Что наиболее важно, развитие таких технологий, как антенны Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), Wi-Fi RTT и сверхширокополосная связь (UWB), делает навигацию внутри помещений намного более жизнеспособной, чем в предыдущие годы. Одним из наиболее полезных применений этой технологии является отображение направлений дополненной реальности в больших помещениях, таких как распределительные центры, торговые центры и аэропорты.

Дополненная реальность и удаленная помощь
По данным Owl Labs, в 2020 году почти 70% работников в США, занятых полный рабочий день, работают из дома, а видеоконференции являются основой удаленной работы. Однако мы теряем целое измерение контекста, перемещаясь в двухмерное пространство вместо трехмерного — программное обеспечение дополненной реальности может помочь хотя бы частично включить это потерянное измерение пространства обратно в разговор.

Метавселенная, живые события и социальные потрясения
Концепция Метавселенной и переворот цифровой коммуникации с расширенным пространством реальности существует уже некоторое время. Хотя Метавселенная очень ориентирована на VR-пространства, это движение, вероятно, изменит использование AR в бизнесе и потребительском контексте.
 
Образование
AR в образовании упрощает восприятие информации и использует технологии, позволяющие учителям демонстрировать виртуальные примеры и вносить компоненту игр в процесс обучения. Это повышает вовлеченность учащихся и ускоряет процесс освоения материалов. Приложения на основе дополненной реальности также могут предоставить учащимся доступ к уникальным учебным средам, которые трудно или даже опасно использовать в реальной жизни без надлежащей подготовки.

Эксперты MobiDev рассмотрели некоторые тенденции дополненной реальности, которые могут обеспечить конкурентное преимущество во многих отраслях