Ученые из Research Center for Advanced Security (CASED) в Дармштадте открыли основные уязвимости в многочисленных виртуальных машинах, опубликованных заказчиками облачных вычислений на Amazon. Среди 1100 общедоступных образов машин (Amazon Machine Images, AMI), которые используются для предоставления облачных сервисов, около 30% являются уязвимыми, позволяя атакующим манипулировать или компрометировать веб-сервисы или виртуальные инфраструктуры.

Основной причиной этого является небрежное или несущее ошибки управление и развертывание AMI. Ученые из CASED разработали сканер уязвимостей для виртуальных машин, которые создают заказчики для работы на инфраструктуре Amazon. В то время как эксперты в области безопасности занимались в основном аспектами безопасности базовой инфраструктуры облаков и провайдеров, на практике оказалось, что угрозы, вызванные заказчиками при конструировании сервисов, все еще недооценивались или игнорировались. Насколько опасными являются результаты ошибочного поведения заказчиков показал недавний анализ, выполненный исследовательской группой, возглавляемой проф. Ахмад-Реза Садегхи (Ahmad-Reza Sadeghi) из CASED.

Ученые исследовали сервисы, опубликованные заказчиками Amazon Web Services (AWS). Хотя AWS обеспечивает своих заказчиков очень детальными рекомендациями относительно безопасности на своих веб-страницах, ученые обнаружили, что по крайней мере одна треть рассмотренных машин имела некорректную конфигурацию. Команда исследователей могла извлечь такие критические данные, как пароли, ключи шифрования и сертификаты. Взломщики могут использовать такую информацию для управления виртуальными инфраструктурами, манипулирования веб-сервисами или для обхода механизмов безопасности, таких как Secure Shell (SSH).

«Очевидно, что проблема заключается в невнимательности заказчиков, а не в веб-сервисах Amazon. Мы верим, что заказчики других провайдеров облаков подвергают опасности себя и других пользователей, игнорируя или недооценивая рекомендации по безопасности», - подчеркнул проф. Садегхи.

Вскоре после того как эксперименты на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРНе начали обрабатываться прошедшей осенью, группа ученых, возглавляемая физиком из Сиракузского университета (SU), стала первой, кто наблюдал распад редкой частицы, которая присутствовала сразу после Большого взрыва. Изучая эту частицу, ученые надеются разгадать загадку, почему во вселенной материи больше, чем антиматерии.

Группа Шелдона Стоуна (Sheldon Stone) наблюдала распад специального типа В-мезонов, которые рождаются при столкновении протонов, разогнанных до субсветовых скоростей. Ученые стремятся изучить этот тип мезонов, потому что они могут пролить свет на связь материи и антиматерии в момент после Большого взрыва, а также на силы, которые привели к преобладанию материи над антиматерией.

«Мы знаем, что когда вселенная формировалась после Большого взрыва, она имела равные количества материи и антиматерии, - сказал Стоун. – Но мы живем в мире, преимущественно состоящем из материи, поэтому должны существовать различия в распаде материи и антиматерии, для того чтобы привести к преобладанию первой».

Если материя, в конечном счете, состоит из кварков, то антиматерия состоит из антикварков. Считается, что материя и антиматерия подчиняются одним и тем же законам, и что оба состояния должны встречаться в равных количествах.

В-мезоны являются редкой и специальной подгрупой мезонов, состоящей из кварка и антикварка. Хотя В-мезоны были обычными после Большого взрыва, полагают, что сегодня в природе они не встречаются и могут рождаться и наблюдаться только в экспериментальных условиях при высокоэнергетических столкновениях. Поскольку эти частицы не подчиняются тем же законам, что и большинство остальной материи, ученые полагают, что В-мезоны могут играть важную роль в преобладании материи над антиматерией. Частицы могут также дать ключ к разгадке природы сил, которые привели к наблюдаемой асимметрии во вселенной.

«Мы хотим определить природу этих сил, которые приводят к распаду этих частиц, - сказал Стоун. – Эти силы существуют, но никто сегодня не знает, что это такое. Они могут помочь нам объяснить, почему антиматерия распадается иначе, чем материя».

Команда исследователей предложила способ превращения графена в полупроводник, допускающий управление потоком электронов с помощью лазерного переключателя.

Основным свойством полупроводников, обеспечивающим управление потоком электронов, является наличие запрещенной зоны. Теперь команда исследователей из Национального университета Кордобы и CONICET в Аргентине, Каталонского института нанотехнологий в Барселоне и Аахенского университета предположила, что освещение графена лазерным светом среднего инфракрасного диапазона может создать условия для выключения тока, тем самым создавая возможность построения новых оптоэлектронных устройств.

Исследователи сообщили о первых атомистических симуляциях электрической проводимости через образец графена размером микрон, облучаемом пучком лазера. Их симуляции показали, что лазер, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, может создать наблюдаемую запрещенную зону в этом материале.

«Представьте, что включая свет, мы выключаем свойства графена и наоборот. Это могло бы позволить преобразовывать оптические сигналы в электрические, - сказал Луис Фоа Торрес (Luis Foa Torres), возглавляющий исследование. – Проблема взаимодействия графена с излучением также представляет интерес для понимания более экзотических состояний материи, таких как топологические изоляторы».

Андрей Гейм и Константин Новоселов, два Нобелевских лауреата 2010 г. по физике из Манчестерского университета, предложили новый способ использования графена, который может сделать каналы Интернета намного «толще».

В журнале Nature Communications они описали метод комбинации углеродного материала с металлическими наноструктурами для использования в качестве фотодетектора в будущей высокоскоростной оптической связи, который в двадцать раз повышает сбор света графеном.

Помещая два близко расположенных металлических провода на поверхность графена и освещая светом эту структуру, исследователи предварительно показали, что это приводит к генерации электричества. Это простое устройство представляет элементарную солнечную ячейку.

Но что более важно для приложений, такие графеновые устройства могут быть невероятно быстрыми, в десятки и даже сотни раз быстрее, чем самые лучшие интернет-кабели, благодаря уникальному поведению электронов в графене, их высокой подвижности и скорости.

До настоящего времени основным препятствием для практических применений этих многообещающих устройств была их очень низкая эффективность. Проблема заключалась в том, что графен, самый тонкий материал в мире, поглощал мало света, приблизительно только 3%. Исследователи из Манчестера решили ее посредством комбинации тонких металлических структур, особым образом расположенных на поверхности графена.

Эти так называемые плазмонные наноструктуры значительно повышают концентрацию света внутри углеродного одноатомного слоя. Опыты показали, что производительность графена как преобразователя света возросла в 20 раз.

«Технология производства графена улучшается с каждым днем, что оказывает немедленное влияние как на изучений новых физических свойств этого материала, так и на осуществимость и спектр возможных приложений. Многие лидирующие компании рассматривают графен как материал для устройств следующего поколения. Представленная работа увеличивает шансы графена для использования в будущем», - сказал проф. Новоселов.

Ведущие производители, включая IBM, вкладывают большие средства в графен-базированные технологии. Так, этим летом Голубой Гигант объявил о построении первой интегральной схемы на графене, которая в один из дней может привести к улучшению беспроводных устройств и созданию недорогих дисплеев, а годом раньше компания продемонстрировала графеновый транзистор с частотой 155 ГГц, остающийся самым быстрым и по сей день.

Электроника, которая может изгибаться и растягиваться, кажется фантастикой. Однако Чжиган Ву (Zhigang Wu) с сотрудниками изобрел беспроводный датчик, который может растягиваться. Например, он может измерять интенсивность движения тела и передавать данные прямо в компьютер.

Роботы из жидкого металла, как в фильме о Терминаторе, являются, вероятно, наиболее известными случаями деформируемых электронных систем. Но до сих пор это существует только в нашем воображении. Кручение, складывание и растягивание ломкой традиционной электроники пока еще не достижимо.

Последние успехи в области μFSRFE (microfluidic stretchable radio frequency electronics) показали возможность комбинации жестких электронных компонентов с каналами из эластомеров, наполненных жидким металлом. Таким способом возможно сконструировать систему, форму которой можно восстановить после сильных механических деформаций. Такая электроника может адаптироваться почти к любому изгибанию и движению частей человека или робота, и таким образом служить в качестве второго слоя интеллектуальной электронной кожи для мониторинга за здоровьем или для удаленного управления.

Чжиган Ву из Университета Упсалы и исследователи из компании Laird Technologies представили разработанный беспроводный μFSRFE-датчик, содержащий многофункциональную антенну, интегрированную с обычной жесткой печатной платой. Этот датчик может измерять интенсивность движений тела и передавать данные прямо в компьютер. Разработка позволяет измерять повторяющиеся изгибания в пределах больших площадей или подвижных частей.

Сконструированный датчик проложит путь для множества новых приложений, которые до настоящего времени можно было видеть только в кино.

Ученые сообщили о разработке первого наноустройства с автономным питанием, которое может выполнять беспроводную передачу данных на большие расстояния. Оно может сделать реальными футуристические прогнозы в области имплантируемых медицинских датчиков, стационарных и находящихся в воздухе камер наблюдения и датчиков, носимой персональной электроники и других устройств, которые работают независимо от батарей или получают энергию из внешней среды.

Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang) с коллегами объяснили, что достижения в электронике открыли дверь для разработки миниатюрных устройств, которые могут работать от электричества, полученного от биения пульса, слабого ветра или движения человека. «Вполне реально питать устройства от источников в окружающей среде, таких как слабые потоки воздуха, колебаний, звуковых волн, солнечной, химической и/или тепловой энергии», - сказал ученый.

Устройство состоит из наногенератора, который производит электричество от механических вибраций, конденсатора для хранения энергии и электроники, которая включает датчик и радиопередатчик, подобный Bluetooth в мобильных телефонах. Устройство осуществляет беспроводную передачу сигналов, которые могут принимать обычные коммерческие радиоприемники на расстоянии более 9 м.

Новое поколение высокоскоростных базированных на кремнии информационных технологий стало ближе благодаря исследователям из департамента электроники и электротехники UCL и Лондонского центра по нанотехнологиям. Они провели первую демонстрацию электрически управляемого лазера на квантовой точке, выращенного прямо на кремниевой подложке, с длиной волны 1300 нм, пригодной для использования в связи. Атомная структура кремния делает крайне трудным создание эффективных источников света в этом материале.

По мере того как сложность и тактовая частота кремниевой электроники растут, становится все труднее связывать большие системы обработки данных с помощью традиционных медных соединений. С этих позиций область кремниевой фотоники становится чрезвычайно важной.

Идеальным источником света для кремниевой фотоники служил бы полупроводниковый лазер. До настоящего времени наиболее многообещающий подход заключался в монтировании на кристаллической пластине сложного полупроводникового материала, из которого могли быть сделаны лазеры на кремниевой подложке.

Прямое выращивание такого материала на кремнии было бы привлекательным методом полной интеграции для кремниевой фотоники. Однако большие различия в постоянной кристаллической решетки между кремнием и компаундными полупроводниками вызывают дислокации в кристаллической структуре, что приводит к низкой эффективности и короткому времени эксплуатации полупроводниковых лазеров.

Группа из UCL преодолела эти трудности, разработав специальные слои, которые предотвращают появление дислокаций на уровне лазера, вместе со слоем лазера на квантовой точке. Это позволило им продемонстрировать лазер с длиной волны 1300 нм и электрической накачкой, выращенный методом эпитаксии на кремнии. Оптический выход составил 15 мВт на одну грань при комнатной температуре.

Лазер на квантовой точке, сделанный на кремниевой подложке в UCL

RIKEN (Институт физических и химических исследований, Япония) и JASRI (Japan Synchrotron Radiation Research Institute) получили первый луч рентгеновского лазера с длиной волны 1,2 А (10 ^-8 м). Излучение было создано с использованием SACLA (Spring-8 Angstrom Compact free electron LAser), самого современного лазера на свободных электронах (XFEL), представленного RIKEN в феврале 2011 г. в Харима, Япония. SACLA открывает окно в структуру атомов и молекул на небывалом до настоящего времени уровне детализации.

Использование Х-лучей сверхвысокой интенсивности от лазеров на свободных электронах для изучения структуры материи трансформирует наши возможности визуализации атомного мира. Обеспечивая более короткие волны и более высокие интенсивности, чем другие лазеры, XFEL позволяет исследователям непосредственно наблюдать и манипулировать объектами в масштабах длин, которые открывают новые возможности во многих областях, от медицины и создания лекарств до нанотехнологии.

Являясь вторым из двух подобных лазеров в мире, SACLA дает излучение в миллиард раз более яркое и с импульсами в тысячу раз более короткими, чем другие существующие источники рентгеновского излучения.

Исследователи во Франции получили молекулу, чье зарядовое состояние и форма может меняться под внешним воздействием.

Разработка, сделанная в CEMES (Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales), должна обеспечить преимущества в гонке миниатюризации. Вдобавок к управлению зарядом полностью обратимым способом, исследователи обнаружили связь между зарядом молекулы и ее геометрической формой, что может быть использовано в качестве бита или электромеханической системы в наномасштабной шкале. Это полностью управляемое переключение состояний на молекулярном уровне весьма перспективно для создания сверхплотной цифровой памяти или наномоторов.

То, что разработали исследователи из CEMES, называется молекулярным переключателем: молекула, которая может поочередно принимать состояние А или состояние В под действием внешнего стимула. В данном эксперименте два состояния соответствовали разной геометрии молекулы: структура молекулы оставалась неизменной, но форма менялась. Чтобы вызвать изменения, к молекуле добавлялся электрон, который и являлся внешним стимулом. Добавление электрона вызывало дополнительную силу отталкивания, что приводило к тому, что расстояние между некоторыми атомами увеличивалось, изменяя форму молекулы с плоской на пирамидальную. С технической точки зрения операция стала возможной благодаря использованию сканирующего туннельного микроскопа. Он служил и камерой для определения формы молекулы, и инструментом для инжекции электронов. Когда к зонду микроскопа прилагалось напряжение, молекула захватывала электрон и изменяла форму, становясь пирамидальной. Процесс полностью обратим: при изменении направления поля электрон освобождался, и молекула принимала плоскую форму. Исследователи измерили зарядовое состояние молекулы в обеих конфигурациях, используя атомно-силовой микроскоп, и установили тесную связь между зарядом молекулы и ее геометрической формой.

Подобный переключатель открывает путь многочисленным приложениям, включая синтез элементарных ячеек памяти на молекулярном уровне. Способность молекулы удерживать заряд и освобождать его по требованию может быть использована для кодирования двоичной информации. Вдобавок к молекулярной электронике геометрическая трансформация молекулы может служить наномашиной. Управление переносом заряда, который определяет изменение геометрической формы, может позволить создать, например, шаговый двигатель.

На диаграмме показана форма молекулы как функция ее зарядового состояния. Слева имеются два квадрата, плоские электрически нейтральные молекулы. Когда зонд микроскопа располагается над молекулой слева, то при напряжении 2 В молекула захватывает дополнительный электрон и изменяет форму на пирамидальную (в центре). Это изменение полностью обратимо: при приложении обратного напряжения молекула теряет заряд и принимает предыдущую форму (справа)

Лазер, который генерирует импульсы длительностью одну квинтиллионную секунды, мог бы предоставить характеристику поведения индивидуальных электронов в процессе химических реакций.

Интернациональная команда исследователей сделала важный шаг в предоставлении физикам возможности эффективно снимать кино об индивидуальных электронах. Если исследование завершится успешно, оно обеспечит способ собрать данные с беспрецедентной детализацией о том, как индивидуальные молекулы взаимодействуют в процессе химической реакции, что является важным не только для фундаментальной науки, но и для химических технологий и фармацевтических исследований.

Исследователи, восемь из которых являются сотрудниками Исследовательской лаборатории по электронике (RLE) МТИ, описали технику, которая может позволить генерировать лазерный импульс длительностью всего аттосекунду (10^-18 с). Электрон в атоме водорода тратит на один оборот вокруг ядра около 151 ас, поэтому его захват во время химической реакции требует аттосекундных импульсов.

«Если вы можете генерировать импульс очень короткой длительности, вы можете исследовать динамику в этой временной шкале», - сказал Франц Кейртнер (Franz Kaertner), доцент департамента электротехники и теории вычислительных машин, который возглавляет исследование.

Импульсы длительностью в аттосекундой шкале демонстрировались в Лаборатории и раньше, но они обладали недостаточной интенсивностью, требуемой спектроскопией с временным разрешением, техники, обычно используемой для изучения динамики электрона.

Ключом к получению ультракоротких импульсов света является комбинация световых волн с разными частотами. Другие исследователи пытались получить короткие импульсы, комбинируя лазерные пучки от отдельных лазеров. Это затрудняет синхронизацию пучков. Исследователи из RLE пропустили луч одного лазера через кристалл, который расщепил его на пучки с разными частотами, и таким образом решили проблему синхронизации лучей.

Хотя они и получили очень короткие импульсы света, однако они еще были недостаточно близки к аттосекундным. Так что следующим шагом в процессе было бы пропускание импульса через газ. Когда фотоны возбуждают атомы газа, они переизлучаются. Переизлученные фотоны могут иметь частоты во много раз превышающие частоту падающих. А более высокая частота означает и более короткий импульс.

Однако финальный шаг в исследовании еще не сделан. На данном этапе исследователи пропускают лазерный луч через два усилителя, чтобы увеличить его энергию. Но для получения фотонов высокой частоты, излучаемых газом, этой энергии все еще недостаточно. Исследователи говорят, что добавление еще одного усилителя могло бы решить проблему, однако на этом пути возникают технические трудности. В настоящее время ученые ищут способы их преодоления.

Схема новой конструкции, при которой лазер излучает сверхкороткие импульсы света. Световые волны с разными частотами (красный и зеленый) комбинируются, образуя новую волну (желтый), которая, в свою очередь, проходит через газ (синий). Свет возбуждает атомы газа, которые излучают избыточную энергию в виде света с большей частотой