`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

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

 

Новий підхід до квантових обчислень

Платформи, засновані на молекулах, керованих за допомогою «оптичних пінцетів», можуть виконувати складні фізичні обчислення.
Квантова заплутаність є одним із ефектів, які лежать в основі технології квантових обчислень.
     
Фізики зробили перший крок до створення квантових комп’ютерів з окремих молекул, захоплених лазерними пристроями, які називаються оптичними пінцетами. Дві команди опублікували свої результати у грудні в журналі Science, в обох випадках спонукаючи пари молекул монофториду кальцію взаємодіяти так, що вони заплуталися — вирішальний ефект для квантових обчислень.

Ці дві статті є «визначним результатом», — каже Адам Кауфман (Adam Kaufman), фізик з Університету Колорадо в Боулдері: «Це відкриває двері для використання заплутаних станів для покращення потенційних застосувань масивів молекулярних пінцетів».

Деякі з перших демонстрацій основних принципів квантових обчислень наприкінці 1990-х років використовували велику кількість молекул, оброблених у розчині всередині машини ядерного магнітного резонансу. Відтоді дослідники розробили низку інших платформ для квантових обчислень, включаючи надпровідні схеми та окремі іони, що утримуються у вакуумі. Кожен із цих об’єктів використовується як фундаментальна одиниця квантової інформації, або кубіт — квантовий еквівалент бітів у класичних комп’ютерах.

За останні кілька років з’явився ще один сильний суперник, у якому кубіти складаються з нейтральних атомів — на відміну від іонів — захоплених «пінцетом» високосфокусованого лазерного променя.

Тепер дві окремі групи досягли ранніх успіхів у використанні цього підходу з молекулами замість атомів. «Молекули мають дещо більшу складність, а це означає, що вони пропонують нові способи кодування квантової інформації, а також нові способи їх взаємодії, — каже Лоуренс Чек (Lawrence Cheuk), співавтор однієї з робіт, який є фізиком у Прінстоні,  Університет в Нью-Джерсі. - Це пропонує безпрецедентні способи обробки квантової інформації».

В обох дослідженнях використовували масиви оптичних пінцетів з однією молекулою, захопленою в кожному пінцеті. За допомогою лазерних методів вони охолодили молекули до температури в десятки мікрокельвінів, лише мільйонних часток градуса вище абсолютного нуля. У цьому стані молекули були близькі до повного спокою. Їхнє обертання можна зупинити або змусити їх обертатися лише з одним квантом кутового моменту, який називається ħ — найменшою частотою обертання, яку вони можуть мати. Обидві команди використовували молекули, що не обертаються, щоб представити стан «0» своїх кубітів, а молекули, що обертаються, — щоб представити стан «1».

Монофторид кальцію є високополярним — негативні електричні заряди, що переносяться його електронами, скупчуються до атома фтору, залишаючи кальцієвий кінець молекули з чистим позитивним зарядом. Дослідники змогли змусити дві молекули монофториду кальцію взаємодіяти, «відчуваючи» позитивний і негативний полюси одна одної. «Диполярна взаємодія молекул дає нам додаткову ручку налаштування», — каже Джон Дойл (John Doyle), фізик із Гарвардського університету в Кембриджі, штат Массачусетс, який є співавтором іншої статті.

Таким чином команди змогли продемонструвати, що молекули заплуталися, тобто вони утворили колективну квантову систему. Це потрібно квантовим комп’ютерам для запуску алгоритмів.

Для більшості застосувань молекулярні квантові комп’ютери будуть повільнішими, ніж ті, що використовують інші типи кубітів, кажуть дослідники. Але молекули можуть бути природним середовищем для маніпулювання квантовою інформацією за допомогою «кутрітів» (qutrits), які мають три можливі стани: −1, 0 і +1. Qutrits може запропонувати спосіб проведення квантового моделювання складних матеріалів або фундаментальних сил фізики.

Дойл додає, що ці досягнення можуть також допомогти у використанні захоплених молекул для високоточних вимірювань, які можуть виявити існування нових елементарних частинок.

Новий підхід до квантових обчислень

Квантова заплутаність (ілюстрація) є одним із ефектів, які лежать в основі технології квантових обчислень

Революція в традиційних екологічно шкідливих технологіях охолодження

Приблизно одна п’ята світової електроенергії витрачається на охолодження, і Міжнародне енергетичне агентство передбачає удвічі збільшення кількості установок кондиціонування повітря до 2040 року. Незважаючи на століття прогресу, існуючі системи охолодження, що спираються на стиснення пари, досягли свого термодинамічного порогу. Ці системи не тільки викидають парникові гази, сприяючи екологічним проблемам, але й створюють значний шум. Таким чином, надання пріоритету розвитку енергоефективних та екологічно чистих систем має першочергове значення для вирішення проблеми глобального потепління та заохочення відповідального використання природних ресурсів.

Тепер команда дослідників з Люксембурзького інституту науки і технологій (LIST) розробила технологію, яка може трансформувати майбутні холодильні системи. Їх остання віха дослідження, опублікована у престижному журналі Science, докладно описує механізм, який зосереджується на використанні електрокалорійного ефекту – явища, коли матеріал піддається оборотній зміні температури під впливом електричного поля – для досягнення бажаного результату.

У цьому конкретному випадку електрокалорійний ефект передбачає застосування електричного поля до керамічних конденсаторів, викликаючи зміни температури та створюючи ефект охолодження. «Запропоноване нами рішення включає збірку багатошарових конденсаторів, укладених у електрично з’єднану заповнену рідиною трубу», — пояснює д-р Еммануель Дефай (Emmanuel Defay), який очолює сектор нанотехнологій у відділі дослідження матеріалів і технологій (MRT) у LIST. Д-р Дефай та його команда працювали над електрокалорійними матеріалами протягом кількох років. «Рідина тече туди-сюди між конденсаторами, створюючи температурний градієнт», — додає він.

Цей вузол, який називається регенератором, може з часом замінити звичайний компресор і шкідливі для навколишнього середовища рідини в сучасних холодильниках, забезпечуючи більш енергоефективне та стійке рішення для охолодження. Дійсно, енергоефективність є ще однією ключовою перевагою цієї технології.

Потенційне застосування цієї технології виходить за межі охолодження, включаючи кондиціонування повітря. «Наше дослідження було детально описано в статті в Science три роки тому. Відтоді ми досягли значних успіхів, у нашій останній статті представлено багатообіцяючі розробки, зокрема щодо енергоефективності та рішень для масштабування».

Наразі команда Дефай активно співпрацює з різними компаніями для вивчення практичних застосувань технології, що є важливим кроком на шляху впровадження рішення. Показово, що регенератор був розроблений у співпраці з японською компанією-виробником Murata.

«Хоча ми вже досягаємо відчутного прогресу, ми постійно працюємо над підвищенням зрілості та практичності нашої технології. Кінцева мета — запропонувати життєздатну та стійку альтернативу поточним холодильним рішенням», — підсумовує д-р Дефай.

Доктор Дамієн Ленобл (Damien Lenoble), директор департаменту MRT, сказав: «Протягом останніх п’яти років вирішення проблем, пов’язаних з енергетикою, було визначено серед пріоритетів наших досліджень. Вкрай важливо продемонструвати застосування наших передових матеріалів у технологіях, які ефективно використовують енергію, виробляють і зберігають зелений водень, підвищують енергоефективність і знижують загальний попит на енергію. Перетворення досліджень найвищого рівня, проведених у LIST, у практичні та революційні технології є наріжним каменем для відновлення лідерства в промисловості Європи, дотримуючись найвищих екологічних стандартів. Ця конкретна технологія, розроблена під керівництвом доктора Еммануеля Дефая, є одним із кількох виняткових внесків LIST, які зміцнюють репутацію Люксембургу як центру дослідницьких інновацій із значною доданою вартістю як для країни, так і для Європи».

Революція в традиційних екологічно шкідливих технологіях охолодження

Еммануель Дефай (зправа) у лабораторії

Високоефективні лазери, які розміщуються на кінчику пальця

Лазери є основними інструментами для спостереження, виявлення та вимірювання речей у природному світі, які ми не можемо побачити неозброєним оком. Але здатність виконувати ці завдання часто обмежена необхідністю використання дорогих і великих інструментів.

У нещодавно опублікованій титульній статті в журналі Science дослідник Цюші Го (Qiushi Guo) демонструє новий підхід до створення високопродуктивних надшвидких лазерів на нанофотонних чіпах. Його робота зосереджена на мініатюризації лазерів із синхронізацією мод — унікального лазера, який випромінює серію ультракоротких когерентних світлових імпульсів із фемтосекундними інтервалами, що становить вражаючу квадрильйонну частку секунди.

Надшвидкісні лазери з синхронізованим режимом є незамінними для розкриття таємниць найшвидших часових масштабів у природі, таких як створення або розрив молекулярних зв’язків під час хімічних реакцій або поширення світла в турбулентному середовищі. Високошвидкісна, пікова інтенсивність імпульсу та широкий спектр охоплення лазерів із синхронізованим режимом також уможливили численні оптичні технології, включаючи оптичні атомні годинники, біологічні зображення та комп’ютери, які використовують світло для обчислення та обробки даних.

На жаль, найсучасніші лазери з синхронізованим режимом наразі є дорогими, енергоспоживаючими настільними системами, які обмежені лабораторним використанням.

«Наша мета — зробити революцію в галузі надшвидкої фотоніки, перетворивши великі лабораторні системи на системи розміром з мікросхему, які можна масово виробляти та розгортати в польових умовах, — сказав Го, викладач Ініціативи фотоніки Центру передових наукових досліджень CUNY та професор фізики в Центрі аспірантів CUNY. - Ми хочемо не тільки зменшити розміри, але й переконатися, що ці надшвидкісні лазери розміром із мікросхему забезпечують задовільну продуктивність. Наприклад, нам потрібна достатня пікова інтенсивність імпульсу, бажано понад 1 Вт, щоб створити значущі системи масштабування чіпа».
                                          
Однак реалізація ефективного лазера з синхронізованим режимом на мікросхемі не є простим процесом. Дослідження Го використовує нову матеріальну платформу, відому як тонкоплівковий ніобат літію (TFLN). Цей матеріал забезпечує дуже ефективне формування та точне керування лазерними імпульсами шляхом застосування зовнішнього радіочастотного електричного сигналу. У своїх експериментах команда Го унікальним чином поєднала високе лазерне підсилення напівпровідників III-V і ефективну здатність формування імпульсу нанорозмірних фотонних хвилеводів TFLN, щоб продемонструвати лазер, який може випромінювати високу вихідну пікову потужність 0,5 Вт.

Окрім компактних розмірів, продемонстрований лазер із синхронізованим режимом також демонструє багато інтригуючих властивостей, недоступних звичайним лазерам, що має значні наслідки для майбутніх застосувань. Наприклад, регулюючи струм накачування лазера, Го зміг точно налаштувати частоти повторення вихідних імпульсів у дуже широкому діапазоні 200 МГц. Застосовуючи сильні можливості реконфігурації продемонстрованого лазера, дослідницька група сподівається увімкнути гребінчасті джерела зі стабілізацією частоти, що є життєво важливими для точного зондування.

«Це досягнення прокладає шлях для використання мобільних телефонів для діагностики очних захворювань або аналізу харчових продуктів і навколишнього середовища на наявність кишкової палички та небезпечних вірусів, — сказав Го. - Це також може задіяти футуристичні атомні годинники в масштабі чіпа, які дозволять здійснювати навігацію, коли GPS скомпрометовано або недоступно».

Високоефективні лазери, які розміщуються на кінчику пальця

Надкомпактний лазер

Повністю аналоговий високошвидкісний чіп для комп’ютерного зору? Чому б ні

Комп’ютерне бачення має широке застосування, включаючи автономне водіння, робототехніку, медичну діагностику та носимі пристрої.Ці завдання принципово обмежені споживанням енергії та швидкістю обчислення традиційних цифрових обчислювальних пристроїв.

Останнім часом фотонні обчислення стали одним із найбільш перспективних підходів до вирішення цих проблем.

Колектив науковців, до якого входили Ітун Чень (Yitong Chen), Маімаіті Нажамаіті (Maimaiti Nazhamaiti), Хан Сюй (Han Xu) та інші, запропонували  повністю аналогову мікросхему, що поєднує електронні та світлові  обчислення під назвою ACCEL (All-analog Chip Combining Electronic and Light computing), для енергоефективних і надшвидкісних завдань комп’ютерного зору з конкурентоспроможною продуктивністю та масштабованістю. Замість того, щоб звертатися до цифрових пристроїв для вирішення обмежень оптичних обчислень, ACCEL поєднує дифракційні оптичні аналогові обчислення (OAC) і електронні аналогові обчислення (EAC) з масштабованістю, нелінійністю та гнучкістю в одному чіпі.

Оскільки цифрові пристрої залишаються основним напрямком, завдання зору зазвичай вимагають перетворення оптичних сигналів навіть після оптичних обчислень у цифрові сигнали за допомогою великомасштабних фотодіодів і енергоємних АЦП для необхідної постобробки. В іншому випадку потрібна складна реалізація точної оптичної нелінійності та пам’яті, як правило, ціною затримки та енергоспоживання на системному рівні. Вчені розробили оптико-електронну гібридну архітектуру повністю аналоговим способом, щоб зменшити масивні АЦП для високошвидкісних і енергоефективних завдань зору з конкурентоспроможною продуктивністю. Освітлюючи цілі когерентним або некогерентним світлом, ми кодуємо інформацію у світлові поля. Завдяки загальній системі візуалізації ACCEL розміщується на площині зображення для безпосередньої обробки зображень, наприклад класифікації. Перша частина ACCEL, яка взаємодіє зі світловим полем, є багатошаровий дифракційний оптичний обчислювальний модуль OAC для отримання особливостей зображень високої роздільної здатності на швидкості світла, зменшуючи потребу в оптоелектронному перетворенні за рахунок зменшення розмірів повністю оптично. Фазові маски в OAC навчені обробляти дані, закодовані в світлових полях, за допомогою операцій скалярного добутку та дифракції світла, еквівалентних лінійним множенням матриці складного світлового поля.

Для OAC були інтегровані дифракційні оптичні обчислення безпосередньо перед EAC із певною відстанню для проведення виділення ознак як оптичного кодера.

Ще однією перевагою ACCEL є шумостійкість. Для практичних застосувань у задачах високошвидкісного зору надшвидка обробка зазвичай призводить до короткого часу експозиції. Це призводить до надзвичайно низького SNR через ударні шуми, шуми зчитування та електронні теплові шуми, які можуть стати вузьким місцем для фактичної швидкості обробки. ACCEL має суттєві переваги в стійкості до шуму завдяки створенню латентного простору функцій для конвергенції світла разом у локальних регіонах і зменшених АЦП для зниження шумів зчитування при розгляді шумів під час навчання.

ACCEL можна використовувати в широкому спектрі додатків, таких як переносні пристрої, автономне водіння та інспекції промисловості.                       

Повністю аналоговий фотоелектронний чіп для високошвидкісних завдань зору
Фотографія експериментальної установки для тестування ACCEL з когерентным світлом

Нобелівську премію з хімії за 2023 рік вручено за синтез квантових точок

Нобелівську премію з хімії 2023 року отримали троє вчених за відкриття та синтез квантових точок, які допомогли здійснити революцію в нанотехнологіях.

Квантова точка (КТ, нанокристал, штучний атом) - фрагмент провідника або напівпровідника (наприклад InGaAs, CdSe, CdS або GaInP/InP), носії заряду (електрони або дірки) якого обмежені у просторі за всіма трьома вимірами. Розмір квантової точки має бути настільки малий, щоб квантові ефекти були суттєвими. Квантові точки широко використовуються в телевізійних екранах та світлодіодних лампах.

Премія порівну розподіляється між Мунгі Бавенді (Moungi Bawendi), Луїсом Брусом (Louis Brus) та Олексієм Єкімовим за відкриття унікальних властивостей наноматеріалів і способів їх виготовлення, що проклало шлях для широкого застосування в побутовій електроніці, біохімії та медицині.

Бавенді працює в Массачусетському технологічному інституті, Брус - в Колумбійському університеті, а Єкімов — головний науковий співробітник нью-йоркської компанії Nanocrystals Technology.

У хімії властивості матеріалу зазвичай визначаються його хімічним складом. Але коли матеріал має нанорозміри, як у випадку з квантовими точками, його розмір впливає на колір та інші властивості.

Це було відомо теоретично, але Єкімов зробив вирішальну експериментальну демонстрацію під час вивчення кольорового скла. Він визначив, що коли скло тонували хлоридом міді, його колір змінювався залежно від того, як довго і як гаряче воно нагрівалося. Рентгенівське зображення показало, що це сталося тому, що процес виробництва вплинув на розмір крихітних кристалів хлориду міді, які утворилися всередині скла. Відкриття Екімовим напівпровідникових квантових точок у скляній матриці показало, що можна спостерігати глибокі ознаки ефектів квантового розміру не лише в тонких плівках, але й у зважених незалежних наночастинках, отриманих відносно простим традиційним процесом виробництва скла.  Публікація Олексія Єкімова про відкриття зʼявилася у 1981 році в радянському науковому журналі, але його дослідження не було широко відоме вченим по той бік залізної завіси.

Кілька років потому Луї Брус працював у Bell Laboratories у США, вивчаючи використання сонячної енергії для ведення хімічних реакцій крихітних частинок сульфіду кадмію, що плавають у розчині. Він помітив, що оптичні властивості частинок змінилися після того, як він на деякий час залишив їх на лабораторному столі, і припустив, що це тому, що частинки виросли. Він також зрозумів, що це пов’язано з квантовим ефектом, що залежить від розміру.

Брус представив модель, що описує вплив розміру частинок на окисно-відновні потенціали електронів і дірок для поверхневих хімічних реакцій. Використовуючи апроксимацію ефективної маси та потенціал сферичної моделі, а також враховуючи поляризацію навколишнього розчину, спричинену різницею діелектричної проникності між напівпровідником і розчином, вони передбачили вплив квантового розміру на фотохімічні окисно-відновні потенціали та на найнижчу енергію екситонів для напівпровідника. кристали розміром менше приблизно 5 нм. У подальшій роботі невдовзі після цього Брус також включив кулонівську взаємодію між електроном і діркою.

У 1993 році Мунгі Бавенді та його співробітники розробили метод синтезу квантових точок із набагато більш чітко визначеним розміром і високою оптичною якістю. Метод гарячого вприскування, розроблений Бавенді та його співробітниками, являє собою адаптовану та відтворювану хімічну стратегію для синтезу монодисперсних наночастинок з використанням широкого діапазону матеріальних систем. Цей метод дозволив отримати майже ідеальні частинки з контрольованим розміром і проклав шлях для їх більш широкого комерційного та медичного застосування.

Професор Гілл Рейд (Gillian Reid), президент Королівського хімічного товариства, сказала: «Визнання цієї роботи над квантовими точками є справді захоплюючим і показує, як хімію можна використовувати для вирішення низки проблем. Ці дивовижні наночастинки мають величезний потенціал для створення менших, швидших, розумніших пристроїв, підвищення ефективності сонячних панелей і яскравості екрана вашого телевізора».

«Велика наука отримує користь від різноманітних точок зору як частини колективних зусиль, і цьогорічна премія є чудовим прикладом цього: люди працюють у різних лабораторіях у різних країнах і підходять до проблеми з різних точок зору», — додала вона.

Гілл Рейд також відмітила, що командна робота є фундаментально важливим аспектом того, як насправді розвивається наука, і одним із найцікавіших!

Нобелівську премію з хімії за 2023 рік розділили троє вчених

Зліва направо: Мунгі Бавенді, Луїс Брус та Олексій Єкімов

Нобелівська премія з фізики за 2023 рік

Нобелівська премія з фізики присуджена трьом вченим за дослідження того, як рухаються електрони.

Методи, створені в результаті роботи П’єра Агостіні, Ференца Крауза та Анни Л’Юльє, дозволяють вченим фіксувати рух субатомних частинок, що рухаються з неможливими швидкостями.

Нобелівська премія з фізики була присуджена у вівторок П’єру Агостіні, Ференцу Краузу та Анн Л’Юльє за методи, які висвітлюють субатомну сферу електронів, забезпечуючи новий погляд на раніше недосліджену область.
Електрони рухаються зі швидкістю приблизно 68 км/с. Така швидкість давно унеможливила їх вивчення. Нові експериментальні методи, створені трьома вченими-лауреатами, використовують короткі світлові імпульси для фіксації руху електрона в один момент часу.

Щоб вивчити рух електронів, вченим довелося використовувати імпульси світла, які тривали лише в масштабі аттосекунд; атосекунда - це одна квінтильйонна частка секунди. За даними Королівської шведської академії наук, яка присуджує Нобелівські премії, кількість аттосекунд в одній секунді дорівнює кількості всіх секунд, що минули з моменту виникнення Всесвіту 13,8 мільярда років тому.

Хто ж переможці?
82-річний П’єр Агостіні є почесним професором Університету штату Огайо. Він здобув освіту у Франції.

61-річний Ференц Крауз займає посаду директора Інституту квантової оптики Макса Планка в Німеччині та професором експериментальної фізики в Мюнхенському університеті імені Людвіга Максиміліана.

65-річна Анна Л’Юльє — професор Лундського університету у Швеції.

Доктор Л’Юльє є п’ятою жінкою, яка отримала премію з фізики. Останньою жінкою, визнаною в цій категорії, була у 2020 році астрофізик Андреа Гез (Andrea Ghez).

У 1987 році д-р Л’Юльє заклала основу для дослідження на рівні електронів, вивчаючи вплив інтенсивного лазерного освітлення на благородні гази — безбарвні, одноатомні гази без запаху з низькою хімічною реакційною здатністю. Вона виявила, що лазер, впливаючи на газ, змушує його випромінювати світло на особливих частотах.

Світло — це електромагнітна хвиля, яка характеризується вершинами та спадами, відстань яких залежить від її частоти. Ці хвилі взаємодіють одна з одною під час руху, стаючи більш інтенсивними, коли гребені стикаються одна з одною, і гасять одна одну, коли гребінь збігається з провалом. Робота доктора Л’Юльє виявила можливість для цих хвиль правильно вибудовуватися, щоб створювати короткі імпульси світла, які можна використовувати для вивчення електронів.

Але вчені не були впевнені, як поєднати ці хвилі чи виміряти такі короткі імпульси до 2001 року, коли доктор Агостіні успішно продемонстрував метод створення серії світлових імпульсів тривалістю 250 аттосекунд. Незалежно від цього доктор Крауз використав іншу техніку, щоб створити один імпульс світла тривалістю 650 аттосекунд. Подальші досягнення зробили можливим отримувати імпульси тривалістю кілька десятків атосекунд.

Вчені можуть використовувати цей субатомний «стробоскоп», щоб зробити знімок внутрішньої роботи атомів. Ефект не створить реальних зображень, але розкриє інформацію про відносне розташування електронів навколо атома або всередині молекул, а також про час, який потрібно, щоб відтягнути їх від ядра, з яким вони зв’язані. Атосекундна фізика також дозволить вченим вимірювати час вивільнення електронів з матеріалу, коли на нього потрапляє світло. Альберт Ейнштейн отримав Нобелівську премію з фізики 1921 року за створення теорії цього явища, відомого як фотоефект.

Доступ до надшвидкого світу руху електронів також може призвести до прогресу в схемотехніці, дизайні ліків і матеріалах, що використовуються для батарей, а також до неінвазивних діагностичних інструментів у медицині.

Нобелівська премія з фізики за 2023 рік

Зліва направо: П’єр Агостіні, Анна Л’Юльє і Ференц Крауз

П'ять новітніх технологій пам'яті

Два аналітики з напівпровідників написали звіт Emerging Memories і припустили, що MRAM має хороші перспективи для заміни SRAM і NOR flash у периферійних обчислювальних пристроях, які потребують обробки та аналізу даних у режимі реального часу.

Том Кофлін (Tom Coughlin) з Coughlin Associates і Джім Хенді (Jim Handy) з Objective Analysis підготували 272-сторінковий аналіз із 30 таблицями перспектив розвитку п’яти нових технологій пам’яті: MRAM, пам’ять зі зміною фази (PCM), сегнетоелектрична RAM (FERAM), резистивна пам’ять, RAM (ReRAM) і NRAM/UltraRAM. Зазвичай це енергонезалежні пам’яті зі швидкістю доступу до даних DRAM і планами збільшення щільності, які обіцяють вийти за межі масштабування NAND і NOR і споживати менше електроенергії, ніж постійно оновлювані DRAM і SRAM.

Кофлін пише: «З розвитком Інтернету речей і дедалі більшою кількістю пристроїв, що проводять вимірювання даних, які раніше не вимірювалися, світові потреби в обробці даних зростатимуть експоненціально, включаючи навчання штучного інтелекту та висновки з використанням даних із цих пристроїв. Це зростання не буде відповідати збільшенню пропускної здатності зв’язку, незважаючи на впровадження нових бездротових стандартів, таких як 5G».

Це означає, що дані потрібно буде обробляти там, де вони генеруються, і де мають застосовуватися результати аналітики – на периферії IoT.

Комунікаційні зв’язки між периферійними сайтами та віддаленими ЦОД будуть надто повільними, пише Кафлін, щоб віддалені ЦОД могли виконувати роботу в межах реального та майже реального часу.

Intel зробила найрішучішу спробу популяризувати нову технологію пам’яті за допомогою Optane 3D-XPoint на основі технології PCM. Це не вдалося через складність програмних потреб і вартість. Витрати на виробництво чіпів Optane в основному складаються з вартості виробничого обладнання та матеріалів, поділеної на кількість вихідних чіпів.

Виробництву напівпровідників властиво, що чим вищий обсяг продукції, тим нижча вартість.
                                                
З Optane Intel могла б оцінити свої чіпи на основі набагато вищої продуктивності та продати їх більше, але вона б записала збитки, хоча вартість була б астрономічно високою. Це нова пастка витрат на виробництво пам’яті. Великий обсяг продажів вимагає низьких цін на основі великого обсягу виробництва на дорогому заводі. Але постачальник починає з низького обсягу виробництва, що означає високі витрати на чіп, і повинен нести збитки, доки обсяг продажів не зросте настільки, щоб виправдати збільшення обсягу виробництва, що знижує витрати на чіп.

Немає гарантії, що обсяги продажів зростуть достатньо, тому виробник може з часом продати достатньо мікросхем, щоб виправдати збільшення виробництва. Цього не сталося з Optane, і Intel і її виробничий партнер Micron вийняли штепсель з розетки і вбили продукт.

Жодна з п’яти нових технологій пам’яті, визначених Кофліном і Хенді, не є  новою в часовому відношенні, але жодна з них ще не подолала прірву й не  стала масовим виробництвом. Ці двоє вважають, що MRAM і його близький двоюрідний брат STT-RAM мають провідні шанси стати широко використовуваними, причому MRAM має найбільший шанс.
                                                         
За їхніми оцінками, у 2022 році було вироблено 133 ТБ MRAM, що принесло 118 мільйонів доларів доходу, і виробництво може зрости до 4,56 EB у 2033 році та доходів у 980 мільйонів доларів. У той час доходи від DRAM та NAND були б значно вищими, з DRAM на суму близько 100 мільярдів доларів.

                                   П'ять новітніх технологій пам'яті

 

Графічний звіт про нові технології памяті

П’ять технологій, які змінять цифрове майбутнє підприємств

Під час Gartner IT Symposium/Xpo 2023, який проходив 11-13 вересня на Голд-Кост, Австралія, аналітики обговорювали тенденції корпоративних технологій.
 
Gartner, Inc. виділила п’ять технологій, які змінять цифрове майбутнє організацій. Серед них – цифрові люди, супутниковий зв’язок, крихітний Інтернет речей, безпечні обчислення та автономні роботи.

Виступаючи на симпозіумі, Нік Джонс (Nick Jones), віце-президент та видатний аналітик Gartner, сказав: «Усі ці п’ять технологій є потенційно трансформаційними, і їх слід досліджувати зараз через їх широку сферу застосування та здатність створювати нові бізнес-моделі або значні нові можливості. Однак визначення руйнівної діяльності у всіх різне, тому треба оцінювати її з унікальної точки зору вашої організації та її потенційного впливу. Потім розгляньте нові бізнес-можливості, створені як окремими технологіями, так і їх комбінаціями» (див. малюнок).

1. Супутниковий зв'язок
Зростаючий інтерес до супутникового зв’язку на низькій навколоземній орбіті (LEO) викликаний демократизацією та комерціалізацією космосу. Низька затримка робить LEO важливою технологією для підприємств, яка революціонізує комунікації з людьми та речами.

За словами Gartner, LEO забезпечить широкосмуговий зв’язок із глобальним покриттям і достатньо низькою затримкою для широкого спектру завдань: пряме супутникове підключення для невеликих пристроїв IoT для забезпечення доступного глобального покриття без залучення SIM-карт, операторів зв’язку та роумінгу, а також послуги голосу та даних із супутника на немодифікований смартфон 4G для розширення покриття до віддалених місць.                                          

«Індустрія все ще тільки зароджується, і очікується значний розвиток, тому будьте обережні до прийняття LEO на ранньому етапі, оскільки це нова технологія на складному ринку», — сказав Джонс.

2. Крихітний IoT
Крихітний навколишній Інтернет речей дає змогу позначати тегами, відстежувати та сприймати будь-що без складності та вартості пристроїв, що живляться від батареї. Результатом є здатність ненав’язливо сприймати більше інформації, про більше речей, різними способами, за нижчу ціну, ніж у минулому.

Це дозволить створити нові екосистеми, нові бізнес-моделі, засновані на знанні розташування або поведінки об'єктів, розумніші продукти з новою поведінкою і набагато нижчу вартість відстеження та моніторингу.
Маленький IoT розширить можливості для широкого кола компаній, але Gartner рекомендує оцінити потенційні соціальні та регуляторні проблеми перед впровадженням.

3. Безпечне обчислення
Безпечні обчислення стають життєво важливими, оскільки речі стають все більш пов’язаними, а екосистеми отримують більше особистої інформації. Це дозволяє використовувати дані без шкоди для конфіденційності.

Незважаючи на те, що багато принципів безпечних обчислень уже встановлено, реалізація є складною через вартість, навички, продуктивність і доступність. Gartner вважає, що нові технології, такі як оптичні прискорювачі, будуть важливими для розгортання, щоб допомогти подолати ці проблеми.

4. Цифрові люди
Цифрові люди — це інтерактивні репрезентації, керовані ШІ, які імітують деякі характеристики, особистість, знання та мислення людини. Вони варіюються від фізичних (наприклад, людиноподібні роботи) до віртуальних (наприклад, віртуальні поп-зірки); або керований людиною (наприклад, імітація аспектів людини) до керованого штучним інтелектом, де їм не потрібно бути схожими на людину в усіх аспектах (наприклад, цифровий двійник або чат-бот).

Незважаючи на свій потенціал, цифрові люди створюють багато проблем, включаючи неетичне застосування, неадекватну поведінку, створення упередженості та стереотипів, відсутність регулювання, ризик соціальної негативної реакції, різні культурні установки і більше. Gartner рекомендує оцінити потенційні соціальні та нормативні проблеми перед прийняттям.

5. Адаптивні автономні дрони та роботи
Автономні системи — це самокеровані фізичні або програмні системи, що виконують завдання, які демонструють автономію, навчання та свободу волі (відчуття власної особистої мети). Системи, які навчаються та адаптуються автономно, будуть дуже важливі, якщо такі технології, як роботи, будуть масштабовані для досягнення повного потенціалу.

Однак існує безліч проблем, оскільки може бути неочевидним, чого навчився робот чи система штучного інтелекту або що вони можуть (чи не можуть) робити. Gartner рекомендує пілотувати їх у складних і швидко мінливих середовищах, де раннє впровадження забезпечить гнучкість і продуктивність. Керуйте ризиком шляхом аналізу ділових, правових та етичних наслідків.

П’ять технологій, які змінять цифрове майбутнє підприємств

П’ять технологій, які змінять цифрове майбутнє підприємств

Cerabyte - до 1 ексабайта на базі керамічних наночастин

Німецький стартап Cerabyte заявляє, що його технологія зберігання на основі кераміки дозволить створювати стійкове сховище для ЦОД розміром 100 петабайтів за допомогою картриджів CeraMemory  і 1 ексабайт за допомогою керамічної стрічки CeraTape .

Найближчим часом компанія офіційно представить технологію зберігання на основі неорганічних наношарів із використанням кераміки товщиною 50-100 атомів для зберігання інформації. Заявляється, що ця розробка дозволяє не тільки зробити накопичувачі даних більш компактними, але й захистити їх від більшості загроз для носіїв даних: пожежі, повені, стрибків струму тощо.

Дані можна записувати та зчитувати за допомогою лазерних променів або променів частинок, структуруючи інформацію в матрицях даних, подібно до QR-кодів.

Cerebyte наголошує, що щільність об’ємних даних в основному залежить від товщини основи, яка може складатися зі скляних листів товщиною 100-300 мкм або стрічки товщиною 5 мкм з керамічним покриттям товщиною 10 нм.

Передбачається, що технологія буде масштабуватися зі зменшенням наночастинок від 100 нм до 3 нм, що відповідає збільшенню площовій щільності від ГБ/см2 до ТБ/см2. Зчитування даних досягається за допомогою методів мікроскопічного зображення високої роздільної здатності для оптичного зчитування або електронно-променевої мікроскопії для структур, що знаходяться нижче межі оптичної дифракції.

Форма носія інформації, скляного листа, всередині картриджа Nano Memory наразі поки що невідома. Це може бути, наприклад, диск, який має обертатися. Про це свідчить співпраця Cerabyte з виробником оптичних дисків Sony.

Матриці лазерного променя дозволять масштабувати щільність зберігання стійки центру обробки даних від початкових систем на 10 ПБ до 100 ПБ з використанням картриджів CeraMemory (2025-30 рр.) і 1 EB з використанням CeraTape (2030-2035 рр.). Використання матриці пучків частинок забезпечать подальше масштабування.

Швидкість читання класу ГБ/с буде забезпечена високошвидкісними датчиками зображення в поєднанні з розширеним доступом роботизованих пристроїв. Для оптимізованих за продуктивністю систем Ceramic Nano Memory час читання знаходиться в межах секундного класу, аж до кількох секунд.

Cerabyte каже, що її керамічна нанопам’ять також може дозволяти записувати дані зі швидкістю класу ГБ/с, забезпечуючи їх швидке приймання для систем на основі стійки центру обробки даних. Компанія стверджує, що може записати до 2 000 000 біт одним лазерним імпульсом.

Запис пучка частинок на стрічці може досягти щільності класу TB/мм3, як підкреслюється, перевищуючи щільність зберігання всіх комерційно доступних сьогодні рішень для зберігання даних на порядок.

Очікується, що продукти Cerabyte запропонують структуру витрат нижчу за прогнози поточних комерційних технологій зберігання.

Крім того, новий носій буде повністю придатний для повторного перероблювання, має низьку потужність доступу для запису та читання, а також високу довговічність носія.

Cerebyte наголошує, що її Nano Memory готова задовольнити парадигми щільності, продуктивності та доступу, а також вимоги щодо вартості та стійкості центрів обробки даних, пропонуючи масштабний шлях до ери Yottabyte.

 

 

Зверніть увагу на написані дані типа QR-коду зліва від світлового променя

LK-99 не є надпровідником. Чудо відміняється

Дослідники, здається, розгадали головоломку LK-99. Науково-детективна робота знайшла докази того, що матеріал не є надпровідником, і з’ясувала його фактичні властивості.

Цей висновок розвіює надії на те, що LK-99 — сполука міді, свинцю, фосфору та кисню — ознаменувала відкриття першого надпровідника, який працює при кімнатній температурі та тиску навколишнього середовища. Натомість дослідження показали, що домішки в матеріалі — зокрема, сульфід міді — були відповідальними за різке падіння електричного опору та часткову левітацію над магнітом, що виглядало схожим на властивості, які демонструють надпровідники.

Сага про LK-99 почалася наприкінці липня, коли команда з дослідницького центру квантової енергії в Сеулі опублікувала препринти, в яких стверджувалося, що LK-99 є надпровідником за нормального тиску і температури щонайменше до 127 ºC.

Надзвичайне твердження швидко привернуло увагу науково зацікавленої громадськості. Деякі з дослідників намагалися відтворити LK-99. Початкові спроби не виявили ознак надпровідності при кімнатній температурі. Тепер, після десятків спроб відтворення, багато експертів впевнено кажуть, що LK-99 не є надпровідником кімнатної температури.

Мабуть, найяскравішим доказом надпровідності LK-99 стало відео, зняте корейською командою, яке показало зразок сріблястого матеріалу у формі монети, який коливався над магнітом. Команда заявила, що зразок левітує через ефект Мейснера — характерну ознаку надпровідності, при якій матеріал витиснює магнітні поля.

У Дерріка ван Геннепа (Derrick van Gennep), колишнього дослідника конденсованих середовищ із Гарвардського університету в Кембриджі, штат Массачусетс, виникли кілька тривожних прапорців. Він вважав, що властивості LK-99, швидше за все, є результатом феромагнетизму.

У своєму препринті корейські автори відзначають одну конкретну температуру, при якій LK-99 показав десятикратне зниження питомого опору, приблизно з 0,02 Ом-см до 0,002 Ом-см. «Вони були дуже точні щодо цього - 104,8ºC, — каже Прашант Джайн (Prashant Jain), хімік з Іллінойського університету Урбана-Шампейн. - Я подумав: зачекай, я знаю цю температуру».

Реакція, яка синтезує LK-99, використовує незбалансований рецепт: на кожну 1 частину кристала фосфату свинцю, легованого міддю, — чистого LK-99 — утворюється 17 частин міді та 5 частин сірки. Ці залишки призводять до численних домішок — особливо сульфіду міді, про що корейська команда повідомила у своєму зразку.

Джайн, експерт із сульфіду міді, згадав 104ºC як температуру, при якій Cu2S зазнає фазового переходу. Нижче цієї температури опір Cu2S, що знаходиться на повітрі, різко падає — сигнал майже ідентичний передбачуваному надпровідному фазовому переходу LK-99. «Я майже не вірив, що вони пропустили це», - відмітив він.

Завдяки серйозним поясненням падіння питомого опору та напівлевітації багато хто в спільноті були переконані, що LK-99 не є надпровідником кімнатної температури.

14 серпня окрема група в Інституті дослідження твердого тіла Макса Планка в Штутгарті, Німеччина, повідомила про синтез чистих монокристалів LK-99. Відокремлений від домішок, LK-99 не є надпровідником, а ізолятором з опором у мільйони Ом — надто високим, щоб провести стандартний тест на провідність. Він демонструє незначний феромагнетизм і діамагнетизм, але недостатній навіть для часткової левітації. «Тому ми виключаємо наявність надпровідності», – підсумувала команда.

Команда припускає, що натяки на надпровідність, помічені в LK-99, можна віднести до домішок Cu2S, які відсутні в їх кристалі. «Ця історія точно показує, чому нам потрібні монокристали, — каже Паскаль Пуфал (Pascal Puphal), фахівець із росту кристалів і фізик Макса Планка, який керував дослідженням. - Коли у нас є монокристали, ми можемо чітко вивчити внутрішні властивості системи».                                       
      

Перший надпровідник кімнатної температури та навколишнього тиску

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT