Исследователи сделали важный шаг на пути к топологическим квантовым компьютерам.

Майорановские частицы являются очень своеобразными членами семейства элементарных частиц. Впервые предсказанные в 1937 году итальянским физиком Этторе Майораной, эти частицы принадлежат к группе так называемых фермионов, которая также включает в себя электроны, нейтроны и протоны. Майорановские фермионы электрически нейтральны, а также являются собственными античастицами. Эти экзотические частицы могут, например, выступать в качестве квазичастиц в топологических сверхпроводниках и представлять собой идеальные строительные блоки для топологических квантовых компьютеров.

На пути к таким топологическим квантовым компьютерам на основе майорановских квазичастиц физики из Вюрцбургского университета вместе с коллегами из Гарвардского университета (США) сделали важный шаг: тогда как предыдущие эксперименты в этой области были в основном сосредоточены на одномерных системах, командам из Вюрцбурга и Гарварда удалось перейти к двумерным системам.

В рамках этого сотрудничества группы теоретика Эвелины Ханкевич (Ewelina Hankiewicz) и экспериментатора Лоренса Моленкампа (Laurens Molenkamp) из Вюрцбургского университета объединились с группами Амира Якоби (Amir Yacoby) и Бертрана Гальперина (Bertrand Halperin) из Гарвардского университета.

«Реализация майорановских фермионов - одна из наиболее интенсивно изучаемых тем в физике конденсированных сред», - говорит Эвелина Ханкевич. По ее словам, предыдущие реализации обычно были сосредоточены на одномерных системах, таких как нанопроволоки. Она объясняет, что манипулирование майорановыми фермионами в этих установках очень сложно. Поэтому потребовались бы значительные усилия, чтобы сделать майорановские фермионы в этих установках в конечном итоге применимыми для квантовых вычислений.

Чтобы избежать некоторых из этих трудностей, исследователи изучали майорановские фермионы в двумерной системе с сильной спин-орбитальной связью. «Система, которую мы исследуем, представляет собой так называемый джозефсоновский переход с фазовым управлением, то есть два сверхпроводника, разделенных нормальной областью», - объясняет Лоренс Моленкамп. Сверхпроводящая разность фаз между двумя сверхпроводниками обеспечивает дополнительную регулировку, которая делает сложную точную настройку других параметров системы, по меньшей мере, частично ненужной.

В изученном материале, квантовой яме теллурида ртути, связанной с сверхпроводящим тонкопленочным алюминием, физики впервые наблюдали топологический фазовый переход, который предполагает появление майорановских фермионов в джозефсоновских переходах с фазовым управлением. Реализованная здесь экспериментальная установка представляет собой универсальную платформу для создания и управления фермионами Майораны, которая предлагает несколько преимуществ по сравнению с предыдущими одномерными платформами. По словам Ханкевич, «это важный шаг на пути к улучшению контроля над майорановскими фермионами». Доказательство концепции топологического сверхпроводника на основе двумерного джозефсоновского перехода открывает новые возможности для исследования майорановских фермионов в физике конденсированных сред. В частности, можно избежать нескольких ограничений предыдущих реализаций майорановских фермионов.

В то же время улучшенное управление майорановскими фермионами представляет собой важный шаг к топологическим квантовым компьютерам. Теоретически, такие компьютеры могут быть значительно более мощными, чем обычные компьютеры. Таким образом, они могут революционизировать компьютерные технологии.

Затем исследователи планируют улучшить джозефсоновские переходы и перейти к переходам с более узкими нормальными областями. Здесь ожидаются более локализованные майорановские фермионы. Они также изучают дополнительные возможности манипулирования майорановскими фермионами, например, с использованием других полупроводников.

Профессор бизнес-технологий Стив Андриоле (Steve Andriole) преподает стратегические технологии в Школе бизнеса при Университете Вилланова. Недавно он опубликовал в Forbes небольшую заметку, в которой поделился размышлениями о судьбах CIO и сделал ряд прогнозов, прокомментировав их. Итак.

Прогноз № 1: К 2021 г., исходя из потребностей LOB (Line of Business), 70% ИТ-директоров обеспечат «гибкое подключение» через API и архитектуры, которые объединят цифровые решения от поставщиков облачных технологий, разработчиков систем, стартапов и других.

Такая взаимосвязь выгодна поставщикам, которые будут разрабатывать стратегии и тактику присоединения к цифровым решениям от поставщиков облачных решений, разработчиков систем, стартапов и других.

Прогноз № 2: К 2021 г. 70% ИТ-директоров, вынужденные сокращать расходы на ИТ, повышать оперативность ИТ-подразделений на предприятиях и ускорять инновации, будут активно применять данные и ИИ к операциям, инструментам и ИТ-процессам.

По мере сближения цифровых технологий, бизнес-моделей и процессов «технологические бюджеты» станут легко взаимозаменяемыми с операционными и (особенно) со стратегическими бюджетами. Проницательный ИТ-директор поймет, что призывы «сокращать расходы на ИТ» можно перефразировать как призывы к финансированию стратегических инициатив.

Прогноз № 3: К 2022 г. 65% предприятий будут поручать ИТ-директорам трансформировать и модернизировать политику управления, чтобы использовать возможности и противостоять новым рискам, связанным с ИИ, МО и конфиденциальностью и этикой данных.

Некоторые ИТ-директора примут ИИ, МО, конфиденциальность данных и этику, но многие нет. «Риски», определяемые как потеря контроля, неизбежно уступят рискам, определенным как конкурентные угрозы: ИТ-директора получат новые технологии - и новое совместное управление - или уйдут со сцены.

Прогноз № 4: К 2022 г. 75% успешных цифровых стратегий будут созданы трансформированной ИТ-организацией с модернизированной и рационализированной инфраструктурой, приложениями и архитектурами данных.

Трансформация ИТ-организаций является более медленным процессом, чем считают многие аналитики, генеральные директора, исполнительные директора, ИТ-директора и директора по технологиям. Правда состоит в том, что трансформация является ситуативной и контекстуальной, как стохастической, так и линейной. Прогноз № 4 - это просто прогноз.

Прогноз № 5: К 2020 г. 80% руководителей ИТ-отделов будут получать компенсацию на основе KPI и показателей, которые измеряют эффективность ИТ-систем в повышении роста бизнеса, а не показателей ИТ-деятельности.

В связи с растущим спросом на цифровые изменения со стороны генерального директора, просто иметь видение недостаточно: ИТ-директора должны достичь значимых результатов или лишиться финансового вознаграждения.

Прогноз № 6: К 2020 г. 60% ИТ-директоров будут внедрять систему цифрового доверия, которая выходит за рамки предотвращения кибератак и позволяет организациям гибко восстанавливаться из неблагоприятных ситуаций, событий и последствий.

Многие ИТ-директора смущены и даже запуганы цифровыми угрозами, с которыми они сталкиваются. Повышение позиций CISO и CSO отражает этот страх и политическую смекалку в распределении ответственности за границы офиса ИТ-директора.

Прогноз № 7: К 2022 г. 75% ИТ-директоров, которые не создадут в своих организациях усиленные команды по ИТ-продуктам для обеспечения цифровых инноваций, внедрения разрушительных технологий и масштабирования, потерпят неудачу.
Это одновременно проблема управления и инноваций. Отказ ни от одного из вариантов невозможен.

Прогноз № 8: К 2022 г. кадровый резерв для новых технологий будет недостаточным для удовлетворения не менее 30% мирового спроса, а эффективное развитие и сохранение навыков станут дифференцирующими стратегиями.

Растущая нехватка навыков и компетенций в новых технологиях достигнет критических размеров и, безусловно, положительно скажется на способности компании конкурировать.

Прогноз № 9: К 2021 г. 65% ИТ-директоров расширят свою деятельность в области гибкой разработки и DevOps для более широкого бизнеса, чтобы достичь скорости, необходимой для инноваций, реализации и изменений.

Цель правильная. Однако нет уверенности в том, что ИТ-директора должны быть драйверами для всего. ИТ-директора должны быть евангелистами, а не каменщиками.

Прогноз № 10: К 2023 г. 70% ИТ-директоров, которые не смогут управлять ИТ, стратегией и операциями, потерпят профессиональный провал.

Изменения неизбежны и обусловлены возможностями экономии средств и увеличения прибыли за счет инноваций. По мере того, как значение цифровых технологий возрастает в каждой отрасли, ожидается, что ИТ-директора будут предоставлять операционные и стратегические решения с мощными ROI. Но, как показывают прогнозы IDC, для того, чтобы ИТ-директора успешно выполняли свои новые расширенные функции, они должны претерпеть серьезные изменения.

Компьютерная память может стать быстрее и дешевле благодаря исследованию физиками из Арканзасского университета перспективного класса материалов.

Ученые изучают феррит висмута, обычно сокращенно обозначаемый как BFO, материал, способный хранить информацию гораздо более эффективно, чем это возможно в настоящее время. BFO также может использоваться в датчиках, преобразователях и другой электронике. При существующей технологии информация на компьютере кодируется магнитными полями, процесс, требующий много энергии, более 99% которой теряется в виде избыточного тепла.

«Есть ли способ избежать этой потери энергии? - такой вопрос был задан Омидом Сайедагхаи (Omid Sayedaghaee), докторантом в области микроэлектроники и фотоники и ведущим автором исследования, опубликованном в журнале Physical Review Letters. - Мы могли бы хранить информацию, применяя электрическое поле для записи и магнитное поле для чтения, если мы используем материалы, которые реагируют на оба поля одновременно».

BFO является мультиферроиком, что означает, что он реагирует как на электрические, так и на магнитные поля, и потенциально подходит для хранения информации на компьютере. Но его магнитоэлектрический отклик невелик. Проф. Сайедагхаи и его коллеги, профессора Бин Сюй (Bin Xu), Сергей Просандеев и Чарльз Пайяр (Charles Paillard) вместе с заслуженным профессором физики Лораном Беллайше (Laurent Bellaiche) использовали Арканзасский высокопроизводительный вычислительный центр для моделирования условий, которые усиливают магнитоэлектрический отклик до такой степени, что его можно использовать для эффективного хранения данных с помощью электричества, а не магнетизма.

Исследователи также задокументировали феномен, ответственный за усиленный отклик, который они назвали «электроакустическим магноном». Название отражает тот факт, что открытие представляет собой смесь трех известных «квазичастиц», которые квантами колебаний в твердом теле: акустические фононы, оптические фононы и магноны.

На Симпозиуме по технологиям и схемам VLSI в 2019 году исследователи из IMEC продемонстрировали переключение устройств MRAM со спин-орбитальным крутящим моментом (SOT-MRAM) без внешнего магнитного поля во время операции записи. Концепция удобна для производства на 300-мм пластинах с использованием КМОП-совместимых процессов и не ставит под угрозу надежность и производительность записи устройств SOT-MRAM, заявляет IMEC, открывая возможности для разработки будущих технологий на основе MRAM и энергонезависимой логики и памяти.

Благодаря высокой прочности и быстродействию переключения новые устройства SOT-MRAM потенциально могут заменить быструю кэш-память SRAM L1 / L2. Запись элементов памяти выполняется путем подачи тока в плоскости в слой SOT, который находится рядом с магнитным туннельным переходом (MTJ). Во время операции записи требуется небольшое магнитное поле в плоскости, чтобы нарушить симметрию и обеспечить детерминированное переключение намагниченности. В современных устройствах это достигается путем применения внешнего магнитного поля, которое считается основным препятствием для практического использования этих устройств.

Вместо этого концепция переключения IMEC «без полей» заключается во внедрении ферромагнетика в жесткую маску, которая используется для формирования слоя SOT. С помощью этого ферромагнетика на свободном слое магнитного туннельного перехода индуцируется небольшое однородное плоское поле.

«Основным преимуществом интегрированного решения IMEC по сравнению с другими предлагаемыми решениями является возможность отдельно оптимизировать свойства магнитного туннельного перехода и условия бесполевого переключения, - объясняет Гури Санкар Кар (Gouri Sankar Kar), программный директор IMEC. - Это “разъединение“ превращает наше решение для переключения без использования поля в удобную для производства концепцию, которая является основным требованием для массового производства устройств SOT-MRAM».

Кривые RV, демонстрирующие переключение без поля:
(а) под большим приложенным полем в плоскости и (б) при нулевом внешнем поле

При скорости записи ниже 300 пс и неограниченной износостойкости (до 1011 циклов), измеренной на нескольких устройствах на 300-мм пластине, был продемонстрирован надежный подход при сохранении первоначальной субнаносекундной записи операций SOT-MRAM.

«Это подтверждает потенциал устройств SOT-MRAM для замены SRAM на низкоуровневых кэшах, - добавил Гури Санкар Кар. - Более того, новая концепция переключения без поля может потенциально применяться к другим технологиям на основе MRAM, таким как перенос спина MRAM (STT-MRAM) и управляемая напряжением магнитная анизотропия (VCMA), и открывает двери для других энергонезависимых приложений логики и памяти, таких как энергонезависимые триггеры и энергонезависимые схемы-защелки». Последующая работа будет сосредоточена на дальнейшем снижении энергопотребления устройств SOT-MRAM путем снижения тока переключения.

Ученые находят удивительный способ повлиять на свойства хранения данных в металлическом сплаве.

Иногда научные открытия можно найти на проторенных путях. Это доказал случай использования материала из сплава кобальта и железа, обычно применяемого в жестких дисках.

Как сообщалось в одном из выпусков Physical Review Letters, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), а также Оклендского университета в Мичигане и Фуданского университета в Китае обнаружили удивительный квантовый эффект в этом сплаве.

Эффект включает в себя возможность контролировать направление вращения электрона, и это может позволить ученым разработать более мощные и энергоэффективные материалы для хранения данных.

Изменяя направление вращения электрона в материале, исследователи смогли изменить его магнитное состояние. Этот больший контроль намагниченности позволяет хранить и извлекать больше информации в меньшем пространстве. Усиление контроля может также привести к дополнительным применениям, таким как более энергоэффективные электродвигатели, генераторы и магнитные подшипники.

Эффект, обнаруженный исследователями, связан с «затуханием», при котором направление вращения электрона управляет тем, как материал рассеивает энергию. «Когда вы едете по плоской трассе без ветра, рассеиваемая энергия от торможения одинакова, независимо от направления движения, - говорит ученый из Аргонна Олле Хейнонен (Olle Heinonen), автор исследования. - С эффектом, который мы обнаружили, похоже, что ваша машина испытывает большее сопротивление, если вы путешествуете с севера на юг, чем если вы едете с востока на запад».

«В техническом плане мы обнаружили значительный эффект от магнитного демпфирования в наноразмерных слоях сплава кобальта и железа, нанесенных на одну сторону подложки из оксида магния, - добавил ученый из Аргоннского университета Аксель Хоффманн (Axel Hoffmann), другой автор исследования. - Управляя вращением электрона, магнитное демпфирование определяет скорость рассеивания энергии, контролируя аспекты намагничивания».

Открытие команды оказалось особенно удивительным, потому что сплав кобальт-железо широко использовался в таких приложениях, как магнитные жесткие диски, в течение многих десятилетий, и его свойства были тщательно исследованы. Общепринято считать, что этот материал не имеет предпочтительного направления вращения электрона и, следовательно, намагничивания.

Однако в прошлом ученые готовили сплав для его использования, выпекая его при высокой температуре, что упорядочивало расположение атомов кобальта и железа в регулярной решетке, устраняя эффект направленности. Команда наблюдала эффект, исследуя необожженные сплавы кобальта и железа, в которых атомы кобальта и железа могут случайным образом занимать места друг друга.

Команда также смогла объяснить физику, лежащую в основе эффекта. В кристаллической структуре атомы обычно располагаются симметрично с абсолютно регулярными интервалами. В кристаллической структуре некоторых сплавов существуют небольшие различия в разделении между атомами, которые могут быть удалены в процессе выпечки; эти различия остаются в «непеченом» материале.

Сжатие такого материала на атомном уровне дополнительно меняет разделение атомов, что приводит к различным взаимодействиям между атомными спинами в кристаллической среде. Это различие объясняет, как демпфирующее влияние на намагниченность велико в одних направлениях и мало в других.

Результатом является то, что очень небольшие искажения в расположении атомов в кристаллической структуре сплава кобальт-железо имеют гигантские последствия для демпфирующего эффекта. Команда провела расчеты в Argonne Leadership Computing Facility Министерства энергетики США, что подтвердило их экспериментальные наблюдения.

Исследователи в Аргонне обнаружили способ контролировать направление вращения электрона в сплаве кобальта и железа, влияя на его магнитные свойства. Результат может иметь значение для более мощных и энергоэффективных материалов для хранения данных

Курт Хопкинс (Curt Hopkins), который в настоящее время является управляющим редактором Hewlett Packard Labs, опубликовал любопытные размышления об облачных и безоблачных вычислениях.

По его мнению, безоблачные вычисления - это следующий шаг в компьютерном путешествии. Рабочие нагрузки, вычисления и данные могут свободно перемещаться и выполняться там, где им нужно и когда им это нужно. Он также привел соображения экспертов о том, как это может выглядеть.

Безоблачные вычисления - это новый подход к разработке, доставке и использованию ПО. Они радикально упрощают и демократизируют способ, которым разработчики и пользователи получают доступ к инструментам, сервисам и данным, обеспечивающим работу корпоративных приложений.

Безоблачные вычисления стирают различие между частным облаком и публичным облаком, еще больше разрушая стену, разделяющую их друг от друга. Но так же, как бессерверный сервер не обходится без сервера, а просто не требует его оркестровки, безоблачные вычисления не убирают облака. Они просто разрушают стены между ними, что не приводит к заметному различию между публичностью и приватностью.

По словам Даниэля Ньюмана (Daniel Newman), главного аналитика Futurum Research и генерального директора Broadsuite Media Group, в облачной среде существуют ограничения, связанные с нормативными требованиями, универсальным характером предложений публичных облаков и расходами на публичную настройку, особенно с учетом растущих объемов данных.

Как отметил главный технолог облачных вычислений в Hewlett Packard Enterprise, Дэйв Хусак (Dave Husak), безоблачные вычисления, обеспечит равные условия игры, которых нет в текущей облачной экологии.

«Безоблачные вычисления устраняют различие между общедоступностью и приватностью, позволяя рабочим нагрузкам приложений и доступу к данным свободно перемещаться и запускаться там, где это необходимо, когда это необходимо, - говорит Хусак. - По мнению разработчика современного ПО, устаревшие стеки и диаграммы архитектуры Jenga-блоков ограничивают гибкость и выбор технологий и больше не являются предпочтительным способом работы».

Фабрика соединений безоблачных вычислений предоставляет абстракцию, позволяющую разработчикам не беспокоиться о мелочах сетевых политик и элементов управления и просто использовать механизмы соединений, ориентированные на пространство имен, которые появляются в облачных инструментах и ландшафте приложений. «Безоблачные вычисления управляют пользовательскими сетевыми топологиями, разработанными для оптимизации производительности приложений, и разработчикам приложений не нужно беспокоиться о сети», - говорит Антонио Нери (Antonio Neri), СЕО HPE.

Наконец, фабрика соединений предлагает «экономическую основу, которая обеспечит сообществу разработчиков ПО с открытым исходным кодом по-настоящему открытую точку приземления, которая будет стимулировать инновации не только для публичных облаков, окруженных стеной, но и откроет новые перспективы для инноваций с использованием аналогичных услуг, инструментов и методологии, где они необходимы, отметил Нери. К ним относятся частные ЦОД, распределенные торговые точки и новые операторы связи - везде, где включена безоблачная инфраструктура.

При рассмотрении нового продукта или процесса, такого как безоблачные вычисления, важно понимать, в чем заключается постоянная проблема. Взять, к примеру, безопасность. Как отмечает независимый технолог и автор статей по облачным вычислениям Дэвид Стром (David Strom), никакие технологии не могут излечить человеческую ошибку.

«Самые большие ограничения для облака не имеют ничего общего с технологией. Это имеет отношение к людям, которые используют технологию, - говорит Стром. - Они забывают поставить правильную защиту, или они неправильно ее устанавливают, или они не аутентифицируют правильные группы пользователей. Это вещи, которые так хорошо известны, и это несколько смущает, что мы говорим о них в 2019 г.»

Одна из ошибок, которую эксперты надеются обойти с помощью стратегии безоблачных вычислений, - это стремление пожертвовать долгосрочной устойчивостью ради краткосрочных выгод.

«Мы не заинтересованы в создании огороженного сада, чтобы конкурировать со всеми другими, которые блокируют данные пользователей, - говорит Хусак. - Мы не хотим быть надзирателями какой-то новой тюрьмы данных. То, что могли бы сделать безоблачные вычисления, - это создать открытое игровое поле, где каждый может встретиться и провести сделку. Мы были бы посредником в этом, предоставляя базовые возможности».

Ввиду того, что кибербезопасность стала одной из главных проблем безопасности в странах, и миллиарды людей пострадали от взломов в прошлом году, правительство и бизнес тратят больше времени и денег на киберзащиту. Исследователи из Лаборатории командования по развитию боевых возможностей США, Корпоративной исследовательской лаборатории армии, также известной как ARL, и университета Тоусона, возможно, нашли новый способ повышения безопасности сети.

Многие системы кибербезопасности выполняют обнаружение вторжений в распределенные сети, что позволяет небольшому количеству высококвалифицированных аналитиков одновременно контролировать несколько сетей, снижая затраты за счет масштаба и более эффективно используя ограниченные знания в области кибербезопасности. Однако этот подход требует передачи данных от датчиков обнаружения вторжения в защищаемую сеть на центральные анализаторы. По словам исследователей, передача всей информации, полученной от датчиков, требует слишком большой полосы пропускания.

Из-за этого большинство систем обнаружения вторжений в распределенных сетях отправляют аналитикам по безопасности только предупреждения или сводки действий. При наличии только сводных данных кибератаки могут остаться незамеченными, поскольку у аналитика не всегда бывает достаточно информации, чтобы понять сетевую активность, или альтернативно, время может быть потрачено впустую в погоне за ложными срабатываниями.

В исследовании, представленном на 10-й Международной мультиконференции по сложности, информатике и кибернетике, ученые хотели определить, как максимально сжать сетевой трафик, не теряя возможности обнаруживать и расследовать вредоносную активность.

Работая над теорией о том, что злонамеренная сетевая активность рано себя проявит, исследователи разработали инструмент, который прекращает передачу трафика после передачи определенного количества сообщений. Полученный сжатый сетевой трафик был проанализирован и сравнен с анализом, выполненным для исходного сетевого трафика.

Как и предполагалось, исследователи обнаружили, что кибератаки часто проявляют вредоносность на ранних стадиях процесса передачи. Когда группа обнаруживала вредоносную активность на более позднем этапе процесса передачи, она обычно была не первым проявлением вредоносной активности в этом сетевом потоке.

«Эта стратегия должна быть эффективной в снижении объема сетевого трафика, передаваемого от датчика в центральную аналитическую систему, - сказал Сидни Смит (Sidney Smith), исследователь из ARL и ведущий автор работы. - В конечном итоге, эта стратегия может быть использована для повышения надежности и безопасности армейских сетей».

На следующем этапе исследователи хотят интегрировать этот метод с классификацией сетей и методами сжатия без потерь, чтобы уменьшить объем трафика, который должен передаваться в центральные аналитические системы, до уровня менее 10% от исходного объема трафика, при этом теряя не более 1% предупреждений о кибербезопасности.

«Будущее обнаружения вторжений - в машинном обучении и других методах ИИ, - сказал Смит. - Однако многие из этих методов слишком ресурсоемки, чтобы их можно было использовать на удаленных датчиках, и все они требуют больших объемов данных. Система кибербезопасности, включающая нашу методику исследования, позволит собирать данные, которые, скорее всего, являются вредоносными, для дальнейшего анализа».

Гарвардский физик показал, что могут существовать кротовые норы: туннели в искривленном пространстве-времени, соединяющие два отдаленных места, через которые возможно путешествие.

Но пока не собирайте вещи для поездки на другую сторону галактики; хотя теоретически это возможно, людям бесполезно путешествовать, говорит автор исследования Дэниел Джафферис (Daniel Jafferis) из Гарвардского университета, проведенного в сотрудничестве с Пин Гао (Ping Gao), также из Гарварда и Ароном Уоллом (Aron Wall) из Стэнфордского университета.

«Прохождение этих кротовых нор занимает больше времени, чем прямое движение, поэтому они не очень полезны для космических путешествий», - сказал Джафферис. Он представит свои результаты на встрече Американского физического общества в 2019 году в Денвере.

Несмотря на его пессимизм в отношении пангалактического путешествия, он сказал, что поиск способа построить кротовую нору, через которую мог бы проходить свет, был стимулом в стремлении развить теорию квантовой гравитации.

«Реальный смысл этой работы связан с информационной проблемой черной дыры и связями между гравитацией и квантовой механикой», - сказал Джафферис.

Новая теория была вдохновлена, когда Джафферис начал думать о двух черных дырах, запутавшихся на квантовом уровне, как сформулировано Хуаном Малдасеной (Juan Maldacena) из Института перспективных исследований и Ленни Сусскиндом (Lenny Susskind) из Стэнфорда. Хотя это означает, что прямая связь между черными дырами короче, чем связь через кротовую нору, и, следовательно, перемещение по ней не является кратчайшим путем, теория дает новое понимание квантовой механики.

«С внешней точки зрения путешествие через кротовую нору эквивалентно квантовой телепортации с использованием запутанных черных дыр», - сказал Джафферис.

Джафферис основывал свою теорию на положении, впервые разработанном Эйнштейном, Подольским и Розеном в 1935 году, и состоящим из связи между двумя черными дырами (термин «кротовая нора» был придуман в 1957 году). По словам Джеффериса, поскольку кротовую нору можно преодолеть, это был особый случай, когда информацию можно было извлечь из черной дыры.

На сегодняшний день основным камнем преткновения в формулировании проходимых кротовых нор является потребность в отрицательной энергии, которая, как представляется, несовместима с квантовой гравитацией. Однако Джафферис преодолел это, используя инструменты квантовой теории поля, вычисляя квантовые эффекты, подобные эффекту Казимира.

«Я думаю, что это научит нас глубоким вещам о соответствии калибровки и гравитации, квантовой гравитации и, возможно, даже о новом способе формулирования квантовой механики», - сказал Джафферис.

Исследователи из Калифорнийского университета (UCLA) разработали новое устройство, которое создает электричество от падающего снега. Первое в своем роде, это устройство недорогое, маленькое, тонкое и гибкое, как лист пластика.

«Устройство может работать в отдаленных районах, потому что оно обеспечивает свое собственное питание и не нуждается в батареях, - сказал старший автор Ричард Канер (Richard Kaner), который возглавляет кафедру инноваций в области материаловедения доктора Мён Ки Хонга (Myung Ki Hong) из UCLA. - Это очень умное устройство - метеостанция, которая может сказать вам, сколько снега падает, направление падения снега, а также направление и скорость ветра».

Исследователи называют его трибоэлектрическим наногенератором на основе снега или снежным ТЭН’ом. Трибоэлектрический наногенератор, который генерирует заряд посредством статического электричества, производит энергию от обмена электронами.

«Статическое электричество возникает в результате взаимодействия одного материала, который захватывает электроны, и другого, который отдает электроны, - сказал д-р Канер, который является профессором химии и биохимии, материаловедения и инженерии, а также членом Калифорнийского института наносистем в UCLA. - Вы разделяете заряды и производите электричество практически из ничего».

Снег заряжен положительно и отдает электроны. Силикон - синтетический каучукоподобный материал, состоящий из атомов кремния и кислорода в сочетании с углеродом, водородом и другими элементами - заряжен отрицательно. Когда падающий снег контактирует с поверхностью силикона, это производит заряд, который захватывает устройство, создавая электричество.

«Снег уже заряжен, поэтому мы подумали, почему бы не принести другой материал с противоположным зарядом и не извлечь заряд для создания электричества?» - сказал соавтор Махер аль-Кади (Maher El-Kady, постдокторант UCLA по химии и биохимии.

«Хотя снег любит отдавать электроны, производительность устройства зависит от эффективности другого материала при извлечении этих электронов, - добавил он. - После тестирования большого количества материалов, включая алюминиевую фольгу и тефлон, мы обнаружили, что силикон производит больше заряда, чем любой другой материал».
По словам аль-Кади, около 30 процентов поверхности Земли каждую зиму покрыто снегом, в течение которого солнечные панели часто не работают. Накопление снега уменьшает количество солнечного света, достигающего солнечной батареи, ограничивая выходную мощность панелей и делая их менее эффективными.

По его словам, новое устройство может быть встроено в солнечные панели, чтобы обеспечить непрерывное энергоснабжение во время снегопада.

По словам д-ра Канера, устройство можно использовать для мониторинга зимних видов спорта, таких как катание на лыжах, для более точной оценки и улучшения характеристик спортсмена при беге, ходьбе или прыжках. Он также имеет потенциал для определения основных моделей движения, используемых при катании на беговых лыжах, которые невозможно обнаружить с помощью умных часов.

Это может привести к появлению нового поколения носимых устройств с автономным питанием для отслеживания спортсменов и их выступлений.
Оно также может отправлять сигналы, указывающие, движется ли человек. Устройство может сказать, когда человек идет, бежит, прыгает или марширует.

Исследовательская группа использовала 3D-печать для разработки устройства, которое имеет слой силикона и электрод для захвата заряда. Команда считает, что устройство может быть произведено по низкой цене, учитывая «простоту изготовления и доступность силикона», сказал Канер. Силикон широко используется в промышленности, в таких продуктах, как смазочные материалы, изоляция электрических проводов и биомедицинские имплантаты, и теперь у него есть потенциал для сбора энергии.

Ботинок с подключенным устройством

Ученые из университетов Бирмингема, Бристоля и Колорадо, г. Боулдер, приблизили разработку следующего поколения устройств хранения и обработки данных, используя новейшую науку под названием скирмионика.

Скирмионика фокусируется на использовании свойств нанометровых структур в магнитных пленках, называемых скирмионами. Они вращаются на поверхности магнита подобно крошечным вихрям, и ученые считают, что их можно использовать для гораздо более плотного хранения данных, чем это возможно в настоящее время с использованием существующих методов хранения магнитных данных

Форма этих скирмионных структур означает, что закодированные в них данные также могут передаваться с использованием гораздо меньшей мощности, чем это делается в настоящее время.

Но организовать эти новые структуры таким образом, чтобы они могли хранить и передавать данные, оказалось сложной задачей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, группа британских теоретиков и американских экспериментаторов продемонстрировала способ объединения нескольких скирмионов вместе в структурах, которые они называют «скирмионными сумками», что обеспечивает гораздо более плотную упаковку данных в скирмионных системах.

«Задача улучшения нашего хранилища данных становится все более актуальной, - объясняет Марк Деннис (Mark Dennis), профессор теоретической физики в Университете Бирмингема и ведущий автор исследования. - Нам понадобятся новые технологические подходы, чтобы увеличить объем данных, которые мы хотим хранить на наших компьютерах, телефонах и других устройствах, и сумки скирмионов могут быть путем к этому. Вместо того чтобы использовать последовательности одиночных скирмионов для кодирования двоичных битов, каждый скирмионная сумка может вместить любое количество скирмионов, что значительно увеличивает потенциал хранения данных».

Команда смоделировала свою технику в магнитных устройствах, используя компьютерное моделирование, и успешно проверила ее в экспериментах с жидкими кристаллами.

«Особенно интересно увидеть, как эта технология работает в жидких кристаллах, поскольку она открывает новые возможности для достижений в таких областях, как экраны дисплея, датчики или даже солнечные элементы», - добавляет соавтор, доктор Дэвид Фостер (David Foster) из Бристольского университета.

Скирмионы были первоначально предложены в качестве теоретической модели фундаментальных частиц профессором Тони Скирмом (Tony Skyrme) из Университета Бирмингема в 1960-х годах. Это исследование, финансируемое фондом Leverhulme и Министерством энергетики США, демонстрирует, как чисто теоретические идеи в физике могут привести к инновационным технологиям.

Каждая точка представляет направление магнита: белая вверх, черная вниз. Сумки состоят из трех вихревых комков, которые являются скирмионами внутри сумки