`

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

 

Продемонстрирована интегральная схема с квантовой архитектурой фон Неймана

Новая парадигма в квантовой обработке данных была продемонстрирована физиками из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB). Ученые разработали квантовую интегральную схему, которая реализует квантовую архитектуру фон Неймана. В этой архитектуре долгоживущая квантовая память с произвольным доступом могла быть запрограммирована с помощью центрального квантового процессорного блока, что является ключевой компонентой квантовой версии классического компьютера.

Устройство базируется на сверхпроводящих квантовых цепях и должно быть охлаждено до очень низких температур, чтобы проявилось квантовое поведение. Архитектура представляет новую парадигму в квантовой обработке информации и показывает, что квантовые БИС достижимы.

Квантовая ИС включает два кубита, квантовую шину связи, два бита квантовой памяти и регистр сброса, составляя простой квантовый компьютер.

Продемонстрирована интегральная схема с квантовой архитектурой фон Неймана

«На квантовой архитектуре фон Неймана мы были способны запустить квантовое преобразование Фурье и трехкубитовый вентиль Тоффоли (controlled-controlled NOT – CCNOT) – ключевые квантовые логические цепи для будущей разработки квантовых вычислений», - сказал Маттео Мариантони (Matteo Mariantoni), научный сотрудник департамента физики UCSB.

Управление магнитной памятью с помощью напряжения возможно

В поисках все более быстрых и меньших по размерам устройств для хранения данных физики изучают возможность кодирования данных на магнитных носителях с помощью электрических полей. Одним из преимуществ их использования - меньшее потребление энергии, чем в традиционных системах.

Однако в начале 2011 г. исследователи сообщили о том, что ключевой параметр намагничивания – коэрцитивность (сопротивление размагничиванию) управляется не напряжением, а, скорее, побочным продуктом – теплом.

Чтобы детальнее изучить, напряжение или тепло ответственны за коэрцитивность, ученые из Пекинского университета Цинхуа протестировали три структуры, обычно используемые в экспериментах с магнитной памятью. В результате экспериментов они пришли к выводу, коэрцитивностью управляет не тепло.

В своей статье, опубликованной в «Журнале прикладной физики», авторы показывают, что напряжение непосредственно управляло изменениями магнитных свойств всех трех тестируемых образцов. Например, исследователи демонстрировали, что эффект мог быть включен и выключен практически мгновенно, тогда как тепловые изменения должны были иметь некоторый временной лаг.

Это хорошая новость, поскольку системы, которые производят слишком много тепла будут снижать производительность любого устройства, сделанного по этой технологии.

Первый фотоэлемент с более чем 100% квантовым выходом

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) сообщили о первом солнечном элементе, который продуцирует фототок на основе внешнего квантового выхода более 100% при поглощении фотонов из высокоэнергетической части солнечного света.

Внешним квантовым выходом, обычно выражаемым в процентах, называется отношение числа электронов, поступающих в цепь солнечного элемента в одну секунду, к числу фотонов определенной энергии, падающих на элемент в одну секунду. На сегодняшний день не существует солнечных элементов, которые демонстрировали ли бы внешний фототок с квантовым выходом более 100% для какой-нибудь длины волны солнечного спектра.
В данном эксперименте пик квантового выхода достиг 114%.
Механизм достижения квантового выхода более 100% при облучении мишени солнечным светом базируется на процессе, известном как множественная генерация экситонов (Multiple Exciton Generation, MEG), когда один поглощенный фотон может порождать более одной электронно-дырочной пары.

Один из соавторов публикации Артур Нозик (Arthur J. Nozik) из NREL впервые предсказал в 2001 г., что MEG может быть более эффективной на полупроводниковых квантовых точках, чем на целом полупроводнике. Квантовые точки посредством ограничения носителей заряда в малых объемах могут накапливать избыточную энергию, которая в других случаях теряется в виде тепла.

Образец, на котором был достигнут рекорд квантового выхода, представлял собой многослойную ячейку, состоящую из антиотражательного стеклянного покрытия с тонким слоем прозрачного проводника, наноструктурированного слоя окисла цинка, слоя квантовых точек на базе селенида свинца, обработанного этанедитолом и гидразином, и тонкого слоя золота в качестве верхнего электрода.

MEG была впервые продемонстрирована в коллоидном растворе квантовых точек в 2004 г. Ричардом Шаллером (Richard Schaller) и Виктором Климовым из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Новый результат является первым сообщением о проявлении MEG в виде внешнего фототока с квантовым выходом более 100%, измеренном в действующем солнечном элементе на квантовых точках при низкой интенсивности света.

Коммуникации с помощью спина – новый вид связи

Связь с помощью электричества и электромагнитных волн служит человечеству уже более столетия, но по мере того как микросхемы постоянно уменьшаются, сигналы, которые они несут, начинают интерферировать, воздвигая барьер для дальнейшего уменьшения размеров. Возможное решение возникающих проблем заключается в кодировании данных с помощью спина электронов, и ученые уже оценивают преимущества этого нового подхода.

Исследователи из Рочестерского университета и Университета Буффало предложили новую коммуникационную схему, которая использует проводники в микросхемах, несущие электроны от передатчиков к приемникам. С помощью изменения намагниченности входные контакты будут инжектировать электроны со спином «вверх» или «вниз». На приемном конце магнит будет разделять электроны с разнонаправленными спинами, а логические схемы будут регистрировать значения 0 или 1. Ученые выбрали проводники из кремния, так как электроны в кремнии сохраняют направления своих спинов дольше, чем в других полупроводниках. Подсчет полосы пропускания и потребляемой энергии показал, что данная модель коммуникаций позволяет передать больше данных при меньшем потреблении энергии, чем существующие технологии. Правда, время передачи данных замедляется, но другие преимущества новой схемы могут однажды изменить многие появляющиеся технологии.

Достигнуто рекордное значение импульса магнитного поля

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории установили новый мировой рекорд значения магнитной индукции с неразрушенным магнитом.

Сначала была достигнуто значение 92,5 Тл, а на следующий день – 97,4 Тл, что вплотную близко к значению 100 Тл. К примеру, в системах MRI индукция достигает 3 Тл.

Способность создавать импульсы с крайне высоким значением магнитной индукции при неразрушающемся магните обеспечивает исследователей беспрецедентным инструментом для изучения фундаментальных свойств материалов, от металлов и сверхпроводников до полупроводников и изоляторов. Взаимодействие высоких магнитных полей с электронами предоставляет ценную информацию о свойствах материалов.

Наличие такого мощного неразрушающегося магнита может оказать глубокое влияние на широкий спектр научных исследований, от методов разработки и управления свойствами материала до изучения поведения и фазовых переходов на микроскопическом уровне. Такие высокие магнитные поля ограничивают движение электронов на орбитах масштаба нанометров, помогая тем самым обнаруживать фундаментальную квантовую природу материала.

Питание магнита осуществляла генераторная система мощностью 1,4 ГВт. Во время эксперимента персонал был эвакуирован из помещений, а наблюдение велось с помощью видеосистемы. Ученые услышали низкий гул, вызванный процессами деформации, за которым последовал пронзительный металлический скрежет, обозначающий, что магнит был запитан импульсом тока с энергией более 100 МДж. Когда звуки утихли, мониторы показали, что магнит отлично справился с задачей.

                Достигнуто рекордное значение импульса магнитного поля

Ятс Култер (Yates Coulter, слева) и Майк Гордон (Mike Gordon) из LANL за финальными приготовлениями перед экспериментом

Двигайтесь – и ваш телефон всегда будет заряжен

Мечта Аркадия Райкина о том, чтобы футболисты не бегали без толку, а вырабатывали электричество, кажется, начинает сбываться.
В статье, появившейся в Nature Communications, Том Крупенкин (Tom Krupenkin) и Дж. Эшли Тейлор (J. Ashley Taylor), исследователи из Университета Висконсина-Мэдисона, описали новую технологию получения энергии, которая обещает радикально снизить нашу зависимость от батарей, и взамен этого получать энергию для питания портативных электронных устройств от ходьбы.

«Вообще говоря, люди являются довольно мощной машиной по выработке энергии, - сказал проф. Крупенкин. – Во время спринта человек может вырабатывать до 1 кВт».

Даже небольшой части этой энергии достаточно для питания мобильных электронных устройств. Чего здесь недостает, так это технологии преобразования механической энергии в электрическую, которая хорошо бы подходила для этого типа применения. Современные технологии разработаны либо для высокомощных приложений, таких как солнечные элементы или ветряные установки, либо для низкомощных приложений – калькуляторов, часов и датчиков. Конечно, солнечная энергия используется для питания портативной электроники, но, в отличие от движения человека, прямой солнечный свет не всегда доступен.

Новая технология сбора энергии базируется на явлении «обратного электросмачивания», открытого исследователями в Висконсине. Механическая энергия превращается в электрическую с помощью использования микрожидкостных устройств, содержащих тысячи микрокапель, взаимодействующих с новым наноструктурным субстратом.

Эта технология может позволить устройствам, встроенным в обувь, собирать энергию, производимую человеком во время ходьбы и обычно теряющейся в виде тепла, и вырабатывать вплоть до 20 Вт мощности. В отличие от традиционных аккумуляторов, устройство не нуждается в подзарядке, поскольку энергия непрерывно генерируется во время процесса нормальной ходьбы.

Сейчас разработчики пытаются вывести технологию на рынок посредством созданной ими компании InStep NanoPower.

Энергия, генерируемая такими устройствами, может использоваться одним из двух способов. Она может непосредственно питать широкий спектр портативных устройств или устройство сбора энергии может быть встроено в точки доступа Wi-Fi, которые действуют как посредники между мобильными устройствами и беспроводной сетью. Это позволяет использовать энергию без необходимости подключения мобильных устройств к обуви. По мнению проф. Крупенкина, аккумулятор мобильного телефона при этом сможет работать в 10 раз дольше. Однако полностью обойтись без аккумуляторов представляется маловероятным.

                    Двигайтесь – и ваш телефон всегда будет заряжен

Перспективный замедлитель фотонов

Как это ни странно, но передать данные с помощью света на тысячи километров по оптоволокну намного легче, чем на несколько нанометров в компьютерных чипах. Однако вскоре станет возможным точно направлять фотоны в микросхемах вследствие разработок, выполненных в NIST и Университете Мэриленда совместно с Гарвардским университетом.

Ученые говорят, что исследование может привести не только к более эффективной обработке данных в компьютерах, но также предоставит новый способ изучения (дробного) квантового эффекта Холла, в котором в результате взаимодействия электронов при движении в магнитном поле образуются квазичастицы с зарядом меньшим, чем заряд электрона.

«Трудности передачи фотонов в микросхемах связаны с небольшими дефектами в материале, из которого они изготавливаются, - говорит Джейкоб Тейлор (Jacob Taylor), физик-теоретик из NIST. – Они появляются во множестве и отклоняют фотоны, что ведет к искажению сигнала».

Эти дефекты вызывают особенные трудности, когда они встречаются в устройствах для замедления фотонов. Такие устройства обычно конструируются из одного ряда миниатюрных резонаторов, поэтому дефекты в них могут разрушить данные в потоке фотонов. Но ученые додумались, что использование нескольких рядов резонаторов может создать альтернативные пути в устройствах замедления, позволяя фотонам обходить дефекты.

Поскольку устройства замедления являются одной из основных частей компьютерных цепей, такая техника может помочь преодолеть трудности, препятствующие разработке фотон-базированных чипов, которые все еще являются мечтой в индустрии компьютеров.

Первый автор публикации Мохаммед Хафези (Mohammad Hafezi) говорит, что перспективы исследования квантового эффекта Холла с помощью таких устройств очень многообещающи. «Фотоны в этих устройствах демонстрируют такой же тип взаимодействия, как и электроны в квантовом эффекте Холла», - объяснил он.

                Перспективный замедлитель фотонов

Схематический рисунок замедлителя фотонов с многорядными резонаторами

Включим свет и посмотрим кино

Время от времени в лентах новостей появляются сообщения об использовании осветительных ламп для передачи данных. В данном речь пойдет о превращении светодиодного освещения с помощью нескольких дополнительных компонент в беспроводную сеть, относящуюся к технологии коммуникаций с помощью видимого света (visible light communication – VCL).

Ученые из Института телекоммуникаций Фраунгофера и Института Генриха Герца разработали новую технологию передачи данных, с помощью которой светодиоды в осветительной лампе могут передавать видеоданные со скоростью 100 Мб/с - достаточной, чтобы смотреть фильмы в формате HD. Площадь покрытия световым конусом составляет более чем 10 кв. м. Приемник может размещаться в любом месте освещенного круга, радиус которого на данный момент является максимальным.

«Это значит, что мы можем передавать четыре видео в HD-качестве четырем разным лэптопам одновременно», - сказал д-р Анагностис Параскевопулос (Anagnostis Paraskevopoulos) из Института Герца.

Основные принципы VCL были разработаны совместно с индустриальными партнерами Siemens и France Telecom Orange Labs. Данные кодируются с помощью модулятора, выключающего и включающего светодиодную лампу с очень высокой частотой, которая не воспринимается человеческим глазом. В качестве приемника в лэптопе служит простой фотодиод. Недостаток технологии заключается в том, что прием прекращается, если на фотодиод падает тень.

               Включим свет и посмотрим кино

Ученые подчеркнули, что VCL не предназначена для замены полноценной WLAN, PowerLAN или UMTS. Она рассматривается как дополнительная опция для передачи данных в местах, где эти технологии невозможны или нежелательны. Возможна комбинация технологий, в которой VCL может служить нисходящим каналом, а PowerLAN – восходящим.

Компьютер определит ваши социальные особенности по лицу

Исследователи разработали новые алгоритмы, которые помогут компьютеру определить является ли ваше лицо приятным или агрессивным. Марио Рохас (Mario Rojas) с коллегами из Центра компьютерного зрения Независимого университета в Барселоне в кооперации с исследователями из департамента психологии Принстонского университета разработали программу, которая способна предсказывать характерные особенности в некоторых случаях с точностью более 90%.

Выражение лица играет центральную роль в нашей повседневной оценке других людей. Было показано, что восприятие доминирования является важной частью социальных ролей на различных этапах жизни и часто определяет выбор пары. Если информация, на которой основывается оценка лица, может быть автоматически изучена, то она может быть смоделирована и использована как инструмент для разработки улучшенных интерактивных систем.

Команда провела исследование, какой объем этой информации может быть изучен с точки зрения информатики. В частности, в задачу входило распознавание девяти характерных выражений лица: приятность, компетентность, надежность, доминирование, непримечательность, враждебность, общительность, выражение угрозы и дружелюбие.

Команда тренировала и тестировала свой алгоритм на наборе синтетических выражений лица, сгенерированных в предыдущем изучении. В этой работе людей просили описать и ранжировать набор выражений лица, каждое из которых ассоциировалось со специфической характеристикой, такой как не заслуживающее доверия или доминирование.

В текущем изучении исследователи использовали подмножество этих выражений вместе с ярлыками, чтобы обучить компьютер, как «читать» по лицу, а для проверки правильности предсказаний использовали остаток образцов. Три характеристики – доминирование, выражение угрозы и непримечательность – предсказывались с точностью от 91 до 96%%. Дополнительное изучение помогло обнаружить, какая информация полезна с точки зрения обработки ее компьютером. Например, они нашли, что область вокруг глаз содержит больше информации о степени приятности, тогда как область вокруг рта более информативна для определения общительности.

В помощь аккумулятору – фотогальванический поляризатор

Новая технология, разработанная исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) может увеличить длительность автономной работы мобильных устройств.

Инженеры из UCLA разработали новую концепцию сбора и восстановления энергии для электронных устройств – она заключается в оснащении LCD встроенным фотогальваническим поляризатором, позволяющим преобразовывать падающий свет и подсветку экрана в электричество.

Новый тип поляризатора для LCD, называемый органическим фотогальваническим поляризатором, потенциально может усилить функцию экрана, работая одновременно как поляризатор, фотогальваническое устройство и панель солнечного элемента.

Современные поляризаторы в LCD неэффективны с точки зрения энергопотребления. Их подсветка может потреблять от 80 до 90%% энергии. Почти 75% генерируемого света теряется в поляризаторе. Органический фотогальванический поляризатор может восстановить большую часть этой энергии. Ученые надеются, что энергосберегающие LCD в будущем станут основной технологией в изготовлении ЖК-дисплеев.

«Органический фотогальванический поляризатор, продемонстрированный группой проф. материаловедения Ян Ян (Yang Yang) из UCLA, может потенциально собирать 75% излучения подсветки экрана и превращать его в электричество», - сказал Юсри Бутрос (Youssry Boutros), директор программы Intel Labs Academic Research Office, в рамках которой исследование было поддержано.

                   В помощь аккумулятору – фотогальванический поляризатор

                Пленка органического фотогальванического поляризатора

 

Ukraine

 

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