`

СПЕЦИАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТА

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

 

Может ли кусок липкой ленты остановить компьютерных хакеров?

Исследователи из Сиднейского технологического университета (UTS) и TMOS, Центра передового опыта Австралийского исследовательского совета, предприняли гигантский шаг в борьбе с онлайн-хакерами в направлении реализации недорогих и доступных квантовых коммуникаций - технологии, которая могла бы эффективно предотвращать расшифровку онлайн-активности. Все, от обмена сообщениями в социальных сетях до банковского дела, может стать более безопасным благодаря новой технологии, созданной с помощью простого куска клейкой ленты.

Квантовая связь все еще находится на ранней стадии развития и в настоящее время возможна только в очень ограниченных областях из-за затрат, связанных с изготовлением необходимых устройств. Исследователи из TMOS разработали новую технологию, которая объединяет квантовые источники и волноводы на кристалле, обеспечивая доступность и масштабируемость и открывая путь для повседневного использования в будущем.

Развитию полнофункциональных технологий квантовой связи ранее препятствовало отсутствие надежных квантовых источников света, которые могли бы кодировать и передавать данные.

В статье, опубликованной в ACS Photonics, команда описывает новую платформу для генерации этих квантовых излучателей на основе гексагонального нитрида бора, также известного как белый графен. В то время как современные квантовые излучатели создаются сложными методами в дорогих чистых помещениях, эти новые квантовые излучатели могут быть созданы с использованием белого графена стоимостью 20 долларов, прижатого к куску липкой ленты.

Главный исследователь TMOS Игорь Агаронович сказал: «2D-материалы, такие как гексагональный нитрид бора, являются новыми материалами для интегрированной квантовой фотоники и готовы повлиять на то, как мы проектируем и конструируем будущие оптические компоненты для защищенной связи».

В дополнение к этой эволюции источников фотонов, команда разработала встроенный в кристалл высокоэффективный волновод, жизненно важный компонент для встроенной оптической обработки.

Ведущий автор Чи Ли сказал: «Низкие уровни сигнала были серьезным препятствием, мешающим квантовым коммуникациям превратиться в практичные, работоспособные модели. Мы надеемся, что с этой новой разработкой квантовая связь станет повседневной технологией, которая улучшит жизнь людей новыми и захватывающими способами».

Может ли кусок липкой ленты остановить компьютерных хакеров?

Используя скромный кусок липкой ленты, исследовательская группа разработала технологию, которая могла бы эффективно предотвращать расшифровку онлайн-активности

Квантовые вычисления: экзотическая частица пережила «внетелесный опыт»

Ученые получили самую четкую картину электронных частиц, которые составляют загадочное магнитное состояние, называемое квантовой спиновой жидкостью (КСЖ).

Это достижение может способствовать разработке сверхбыстрых квантовых компьютеров и энергоэффективных сверхпроводников.

Ученые первыми сделали снимок того, как электроны в КСЖ разделяются на спиноподобные частицы, называемые спинонами, и зарядоподобные частицы, называемые чаргонами (chargons).

«В других исследованиях наблюдались различные следы этого явления, но у нас есть реальная картина состояния, в котором живет спинон. Это что-то новое», - сказал руководитель исследования Майк Кромми (Mike Crommie), старший научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и профессор физики в Калифорнийском университете.

«Спиноны похожи на призрачные частицы. Они похожи на Bigfoot (мифическое существо) квантовой физики - люди говорят, что видели их, но трудно доказать, что они существуют, - сказал соавтор Сун-Квань Мо (Sung-Kwan Mo), штатный научный сотрудник Усовершенствованный источник света лаборатории Беркли. - С помощью нашего метода мы предоставили одни из лучших доказательств на сегодняшний день».

В КСЖ спиноны свободно перемещаются, неся тепло и спин, но без электрического заряда. Чтобы обнаружить их, большинство исследователей полагались на методы, которые ищут их тепловые сигнатуры.

Теперь, как сообщается в журнале Nature Physics, Кромми, Мо и их исследовательские группы продемонстрировали, как охарактеризовать спиноны в КСЖ, непосредственно отображая, как они распределены в материале.

Чтобы начать исследование, группа Мо из Advanced Light Source (ALS) лаборатории в Беркли вырастила однослойные образцы диселенида тантала (1T-TaSe2) толщиной всего в три атома. Этот материал является частью класса материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов (TMDC). Исследователи в команде Мо являются экспертами в молекулярно-лучевой эпитаксии, методике синтеза атомно тонких кристаллов TMDC из составляющих их элементов.

Затем группа Мо охарактеризовала тонкие пленки с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением - метода, в котором используются рентгеновские лучи, генерируемые в ALS.

Используя метод микроскопии, называемый сканирующей туннельной микроскопией (СТМ), исследователи из лаборатории Кромми, в том числе соавторы Вэй Руань (Wei Ruan) и И Чень (Yi Chen), вводили электроны металлической иглой в образец TMDC диселенида тантала.

Изображения, полученные с помощью СТМ - метода визуализации, который измеряет, как частицы располагаются при определенной энергии - выявили кое-что совершенно неожиданное: покрывающий поверхность материала слой загадочных волн с длинами волн больше 1 нм.

«Длинные волны, которые мы видели, не соответствовали никакому известному поведению кристалла, - сказал Кромми. - Мы долго ломали голову. Что могло вызвать такие длинноволновые модуляции в кристалле? Мы одно за другим исключили общепринятые объяснения. Мы не догадывались, что это сигнатура спинонных частиц-призраков».

С помощью теоретика из Массачусетского технологического института исследователи поняли, что когда электрон вводится в КСЛ из зонда СТМ, он распадается на две разные частицы внутри КСЖ - спиноны (также известные как частицы-призраки) и чаргоны. Это происходит из-за своеобразного способа, которым спин и заряд в КСЖ коллективно взаимодействуют друг с другом. Призрачные частицы спиноны в конечном итоге по отдельности несут спин, в то время как чаргоны по отдельности несут электрический заряд.

В текущем исследовании изображения STM / STS показывают, что чаргоны замерзают на месте, образуя то, что ученые называют волной зарядовой плотности звезды Давида. Между тем, спиноны претерпевают «внетелесный опыт», поскольку они отделяются от неподвижных чаргонов и свободно перемещаются через материал, сказал Кромми. «Это необычно, поскольку в обычном материале электроны переносят спин и заряд, объединенные в одной частице, когда они движутся, - объяснил он. - Обычно они не распадаются таким забавным образом».

Кромми добавил, что однажды КСЖ могут стать основой надежных квантовых битов (кубитов), используемых для квантовых вычислений. Понимание того, как спиноны и чаргоны ведут себя в КСЖ, может помочь продвинуть исследования в этой области вычислений следующего поколения.

Квантовые вычисления экзотическая частица пережила «внетелесный опыт»

Художественная иллюстрация призрачных частиц, движущихся в квантовой спиновой жидкости

Открытие может повысить надежность будущей умной электроники

Студентка из Университета Суррея обнаружила способ подавления эффектов горячих носителей, от которых страдают устройства, использующие архитектуру тонкопленочных транзисторов, такие как умные часы и солнечные панели.

Эффекты горячих носителей возникают, когда нежелательная энергия электронов накапливается в определенных областях транзисторов, что приводит к ненадежной работе устройств.

В своем проекте Леа Мотте (Lea Motte) изучала новое устройство, мультимодальный транзистор, альтернативу обычным тонкопленочным транзисторам, изобретенное и разработанное кандидатом наук Евой Бестелинк (Eva Bestelink) и научным руководителем д-ром Раду Спореа (Radu Sporea) из Суррея.

Леа использовала определяющую особенность мультимодальных транзисторов, разделяя управление для ввода электронов в устройство и позволяя им перемещаться по транзистору. С помощью компьютерного моделирования Леа обнаружила, что выбор правильного напряжения для приложения к области управления транспортировкой может предотвратить нежелательные эффекты горячих носителей. Кроме того, оно гарантирует, что ток через транзистор остается постоянным в широком диапазоне рабочих условий.

В статье, опубликованной в журнале Advanced Electronic Materials, Ева Бестелинк систематически изучает открытие Леа необычного поведения в мультимодальных транзисторах, подтверждая его измерениями на микрокристаллических кремниевых транзисторах и выполняя обширное моделирование устройства, чтобы понять физику устройства, лежащую в основе его уникальной способности.

Это открытие означает, что будущие технологии, использующие мультимодальные транзисторы, могут быть более энергоэффективными и могут привести к появлению высокопроизводительных усилителей, которые необходимы для измерения сигналов от датчиков окружающей среды и биологических датчиков.

Ева Бестелинк, ведущий автор исследования, сказала: «Теперь у нас есть лучшее понимание того, что может предложить мультимодальный транзистор, если он сделан из материалов, которые создают многочисленные проблемы для обычных устройств. Для проектировщиков схем эта работа предлагает понимание того, как эксплуатировать устройство для достижения оптимальных характеристик. В долгосрочной перспективе мультимодальный транзистор предлагает альтернативу новым высококачественным материалам, где традиционные решения больше не применимы».

Открытие может повысить надежность будущей умной электроники

В своем проекте Леа Мотте изучала новое устройство - мультимодальный транзистор, альтернативу обычным тонкопленочным транзисторам, изобретенное и разработанное кандидатом наук Евой Бестелинк и научным руководителем д-ром Раду Спореа из Суррея

CISO Microsoft: «Почему мы пытаемся навсегда запретить пароли»

«Никто не любит пароли», - говорит директор по информационной безопасности Microsoft. Вот как софтверный гигант избавляется от них навсегда.

В качестве CISO Microsoft Брет Арсено (Bret Arsenault) отвечает за защиту продуктов Microsoft и внутренних сетей, используемых 160 тыс сотрудниками. Если еще сюда добавить поставщиков, он отвечает примерно за 240 тыс учетных записей по всему миру. А избавление от паролей и замена их лучшими опциями, такими как многофакторная аутентификация (MFA), занимает одно из первых мест в его списке дел.

Microsoft поэтапно обновляла свою политику паролей. В январе 2019 г. компания перешла на один год на использование телеметрии для проверки эффективности. По результатам, в январе 2020 г. этот проект перевели на неограниченный срок действия.

Вместо того, чтобы вести разговор о повсеместном размещении MFA, он предложил устранить пароли.

«Я помню, что у нас был девиз: повсюду использовать MFA. Оглядываясь назад, это была правильная цель безопасности, но неправильный подход. Сделайте это с учетом результатов пользователя, поэтому переходите к тезису «мы хотим устранить пароли». Но слова, которые вы используете, имеют значение. Оказалось, что простой языковой сдвиг изменил культуру и представление о том, что мы пытались достичь. Что еще более важно, он изменил наш дизайн и то, что мы создали, например, Windows Hello для бизнеса, - говорит он. Если я устраню пароли и использую любую форму биометрии, это будет намного быстрее, и опыт станет намного лучше».

На компьютерах с Windows 10 эта биометрическая безопасность обеспечивается Windows Hello.

«Сегодня 99,9% наших пользователей не вводят пароли в своей среде. Тем не менее - прогресс важнее совершенства - все еще существуют устаревшие приложения, которые по-прежнему запрашивают пароль», - говорит он. Однако это еще не конец битвы. Только 18% клиентов Microsoft включили MFA.

Эта цифра кажется абсурдно низкой, учитывая, что включение MFA является бесплатным для клиентов Microsoft, но, как показывает программа-вымогатель, компрометация только одной ключевой внутренней учетной записи может привести к многомиллионным потерям.

Защита учетных записей с помощью MFA не остановит злоумышленников полностью, но усложняет их жизнь, защищая организацию от присущих им слабых мест в именах пользователей и паролях для защиты учетных записей, которые могут быть подвергнуты фишингу или скомпрометированы с помощью атак с «разбрызгиванием» паролей (password spraying).

Последний метод, основанный на повторном использовании пароля, был одним из способов взлома злоумышленниками SolarWinds целей, помимо взлома систем сборки программного обеспечения компании для распространения испорченного обновления ПО.

Microsoft движется к гибридному режиму работы и, чтобы поддержать это движение, она продвигает проект сети с нулевым доверием, которое предполагает, что сеть была взломана, что сеть выходит за пределы корпоративного брандмауэра и обслуживает устройства BYOD.

Но как заставить большее количество организаций использовать MFA в критически важных корпоративных продуктах Microsoft, Google, Oracle, SAP и других важных поставщиков программного обеспечения?

Для организаций, которые хотят использовать MFA, Арсено рекомендует в первую очередь нацеливаться на учетные записи с высоким уровнем риска и работать над прогрессом, а не над совершенствованием. Самая большая проблема - это устаревшие приложения, но, стремясь к совершенству, можно увязнуть.

Тут по ходу дела возникает сложный вопрос о SolarWinds и о том, как Microsoft, чей бизнес в области кибербезопасности оценивается в 10 млрд. долл., была атакована российскими правительственными хакерами. В феврале компания заявила, что инцидент нанес ей минимальный ущерб, но, тем не менее, брешь существовала. Президент Microsoft Брэд Смит назвал взлом «моментом расплаты», потому что клиенты, включая саму Microsoft, больше не могут доверять ПО, которое они получают от проверенных поставщиков.

«Мы увидели, что цепочка поставок - это слабое место. Чтобы понять, как мы думаем о поставщиках, нам нужен способ масштабируемой видимости. Я намерен взять концепцию Zero Trust для информационных работников и применить ее к цепочке поставок ПО, которая не является строкой кода и не имеет подтвержденной идентичностью с исправного устройства», - отмечает Брет Арсено.

CISO Microsoft «Почему мы пытаемся навсегда запретить пароли»

Материал с двумя функциями может привести к более быстрой памяти

Делая шаг к будущему устройств памяти с более высокой производительностью, исследователи из Национального Тайваньского педагогического университета и Университета Кюсю разработали новое устройство, которому требуется только один полупроводник, известный как перовскит, для одновременного хранения и визуальной передачи данных.

Объединив светоизлучающую электрохимическую ячейку с резистивной памятью с произвольным доступом, которые обе основаны на перовските, команда достигла параллельного и синхронного считывания данных как электрически, так и оптически в «светоизлучающей памяти».

На самом фундаментальном уровне цифровые данные хранятся как базовая единица информации, известная как бит, который часто представлен либо как единица, либо как ноль. Таким образом, стремление к лучшему хранению данных сводится к поиску более эффективных способов хранения и чтения этих единиц и нулей.

Хотя флеш-память стала чрезвычайно популярной, исследователи искали альтернативы, которые могли бы еще больше повысить скорость и упростить производство.

Одним из кандидатов является энергонезависимая резистивная память с произвольным доступом или RRAM. Вместо хранения заряда в транзисторах, как во флэш-памяти, в резистивной памяти используются материалы, которые могут переключаться между состояниями высокого и низкого сопротивления для представления единиц и нулей.

«Но электрические измерения, необходимые для проверки сопротивления и считывания нулей и единиц из RRAM, могут ограничить общую скорость, - объясняет Чунь-Чи Чан (Chun-Chieh Chang), профессор Национального Тайваньского педагогического университета и один из авторов исследования, опубликованного в Nature Communications. - Недавно, чтобы решить эту проблему, RRAM были объединены со светодиодами для разработки так называемой светоизлучающей памяти. В этом случае данные также можно прочитать, проверив, включен ли светодиод или нет. Это дополнительное оптическое считывание также открывает новые возможности. маршруты для передачи большого количества информации».

Однако предыдущие версии светоизлучающих запоминающих устройств требовали интеграции двух отдельных устройств из разных материалов, что усложняло производство.

Чтобы преодолеть это, исследователи обратились к перовскиту, типу материала с кристаллической структурой, через которую ионы могут мигрировать, придавая ему уникальные физические, оптические и даже электрические свойства. Контролируя миграцию ионов, исследователи создают новые материалы с уникальными свойствами.

«Используя всего один слой перовскита между контактами, мы могли бы изготовить устройство, которое работает как в качестве RRAM, так и в качестве светоизлучающего электрохимического элемента, - объясняет Я-Джу Ли (Ya-Ju Lee) из Национального Тайваньского педагогического университета, который также руководил исследованием. - Воспользовавшись преимуществом быстрого, электрически переключаемого движения ионов, которое обеспечивает эту двойную функциональность в одном слое перовскита, мы смогли соединить два устройства вместе и разработать полностью неорганическую перовскитную светоизлучающую память».

Используя перовскит, состоящий из бромида цезия-свинца (CsPbBr3), команда продемонстрировала, что данные могут быть электрически записаны, удалены и прочитаны в одном из перовскитных устройств, действующих как RRAM. Одновременно второе перовскитное устройство может оптически передавать информацию о том, записываются или стираются данные, посредством излучения света, работая как светоизлучающая электрохимическая ячейка с высокой скоростью передачи.

Кроме того, исследователи использовали перовскитные квантовые точки двух разных размеров для двух устройств в светоизлучающей памяти, чтобы получить разные цвета излучения в зависимости от того, записывалась память или стиралась, обеспечивая индикатор единиц и нулей в реальном времени.

Каору Тамада (Kaoru Tamada), профессор Института химии материалов и инженерии Университета Кюсю, который также принимал участие в проекте, видит много возможностей для развития этой новой технологии.

«Эта демонстрация значительно расширяет область применения разработанной полностью перовскитной светоизлучающей памяти и может служить новой парадигмой синергетического сочетания электронных и фотонных степеней свободы в перовскитных материалах, - говорит Тамада. - От многоадресных ячеистых сетей до систем шифрования данных, эти результаты могут найти множество приложений в технологиях следующего поколения».

Материал с двумя функциями может привести к более быстрой памяти.

Рендеринг художника демонстрирует возможности устройства CsPbBr3 LEM для параллельной оптической и электрической передачи закодированной информации. Перовскитный LEM может излучать два цвета: зеленый и голубой. Эти два цвета могут служить индикатором цифрового состояния ЛЭМ в режиме реального времени, т. Е. Записи или стирания. Исследователи показали, что такая бесшовная интеграция фотонной эмиссии и электрического резистивного переключения откроет новые горизонты для более совершенных оптоэлектронных технологий на основе перовскита

На пути к более быстрому и эффективному хранению данных

Группа исследователей обнаружила магнитные явления в антиферромагнетиках, которые могут проложить путь к более быстрому и эффективному хранению данных.

Как магнитные волны ведут себя в антиферромагнетиках, и как они распространяются? Какую роль в этом процессе играют «доменные стенки»? И что это может означать для будущего хранения данных? Этим вопросам была посвящена недавняя публикация в журнале Physical Review Letters международной исследовательской группы под руководством физика д-ра Дэвиде Боссини (Dr Davide Bossini). Команда сообщает о магнитных явлениях в антиферромагнетиках, которые могут быть вызваны сверхбыстрыми (фемтосекундными) лазерными импульсами, и о потенциале наделять материалы новыми функциями для энергоэффективных и сверхбыстрых приложений хранения данных.

Стремительно растущее использование технологий больших данных и облачных сервисов означает, что глобальный спрос на хранение данных постоянно растет наряду с потребностью во все более быстрой их обработке. В то же время существующие на данный момент технологии не смогут идти в ногу вечно. «По оценкам, растущий спрос может быть удовлетворен только в течение ограниченного периода, около 10 лет, если за это время не будут разработаны новые, более эффективные технологии хранения и обработки данных», - говорит ведущий автор исследования д-р Боссини из Университета Констанц.

Чтобы предотвратить кризис данных, будет недостаточно просто продолжать строить все больше и больше центров обработки данных, работающих на современном уровне техники. Технологии будущего также должны быть более быстрыми и энергоэффективными, чем традиционные хранилища данных на основе магнитных жестких дисков. Один класс материалов, антиферромагнетики, является многообещающим кандидатом для развития информационных технологий следующего поколения.
Антиферромагнетики не имеют суммарной намагниченности и, следовательно, не оказывают магнитного воздействия на окружающую среду. Однако внутри эти антиферромагнитные тела, которые в изобилии встречаются в природе, разделены на множество меньших областей, называемых доменами, где противоположно ориентированные магнитные моменты ориентированы в разных направлениях. Домены отделены друг от друга переходными областями, известными как «доменные стенки». «Хотя эти переходные области хорошо известны в антиферромагнетиках, до сих пор мало что было известно о влиянии доменных границ на магнитные свойства антиферромагнетиков, особенно в течение чрезвычайно коротких интервалов времени», - говорит д-р Боссини.

В статье исследователи описывают, что происходит, когда антиферромагнетики (точнее, кристаллы оксида никеля) подвергаются воздействию сверхбыстрых (фемтосекундных) лазерных импульсов. Фемтосекундная шкала настолько мала, что даже свет может перемещаться только на очень небольшое расстояние за этот отрезок времени. За одну квадриллионную долю секунды (одну фемтосекунду) свет проходит всего 0,3 микрометра, что эквивалентно диаметру небольшой бактерии.

Международная группа исследователей обнаружила, что доменные стенки играют активную роль в динамических свойствах антиферромагнетика оксида никеля. Эксперименты показали, что магнитные волны с разными частотами могут индуцироваться, усиливаться и даже связываться друг с другом в разных доменах - но только при наличии доменных стенок. «Наши наблюдения показывают, что повсеместное присутствие доменных стенок в антиферромагнетиках потенциально может быть использовано для наделения этих материалов новыми функциональными возможностями в сверхбыстрых масштабах», - объясняет Боссини.

Способность связывать различные магнитные волны через доменные стенки подчеркивает потенциал активного управления распространением магнитных волн во времени и пространстве, а также передачей энергии между отдельными волнами в фемтосекундном масштабе. Это предварительное условие для использования этих материалов для сверхбыстрого хранения и обработки данных.
Такие технологии хранения данных на основе антиферромагнетиков будут на несколько порядков быстрее и энергоэффективнее, чем существующие. Они также смогут хранить и обрабатывать больший объем данных. Поскольку материалы не имеют суммарной намагниченности, они также будут менее уязвимы для неисправностей и внешних манипуляций.

На пути к более быстрому и эффективному хранению данных

Исследовательская группа с участием Университета Констанца обнаружила магнитные явления в антиферромагнетиках, которые могут проложить путь к развитию более быстрого и эффективного хранения данных

Плетеные волокна из нанотрубок превращают тепло в электричество

Невидимые небольшие углеродные нанотрубки, выровненные как волокна и вшитые в ткани, становятся термоэлектрическим генератором, который может преобразовывать тепло от солнца или других источников в другие формы энергии.

Лаборатория физика Дзюнъитиро Коно (Junichiro Kono) в Университете Райса вместе с учеными из Токийского столичного университета и Carbon Hub, базированного в Университете Райса, предприняла попытку создать нестандартные волокна из нанотрубок и проверить их потенциал для крупномасштабных приложений.

Их маломасштабные эксперименты привели к созданию гибкой хлопчатобумажной ткани, усиленной волокном, которая превращала тепловую энергию в электрическую энергию, достаточную для питания светодиода. По их словам, при дальнейшем развитии такие материалы могут стать строительными блоками для волоконной и текстильной электроники и сбора энергии.

Те же волокна из нанотрубок можно также использовать с высокой эффективностью в качестве радиаторов для активного охлаждения чувствительной электроники.

Эффект кажется простым: если одна сторона термоэлектрического материала горячее, чем другая, он производит полезную энергию. Тепло может исходить от солнца или других устройств, таких как конфорки, использованные в эксперименте с тканью. И наоборот, добавление энергии может побудить материал охладить более горячую сторону.

До сих пор ни одна макроскопическая сборка наноматериалов не демонстрировала необходимый «гигантский коэффициент мощности», около 14 мВт/(м•К)2, который исследователи Райса измерили в волокнах углеродных нанотрубок.

«Коэффициент мощности показывает, какую удельную мощность можно получить из материала при определенной разнице температур и температурном градиенте», - сказала аспирантка Нацуми Комацу (Natsumi Komatsu), ведущий автор статьи. Она отметила, что коэффициент мощности материала - это комбинированный эффект от его электропроводности и того, что известно как коэффициент Зеебека, мера его способности преобразовывать тепловые различия в электричество.

«Сверхвысокая электропроводность этого волокна была одним из ключевых атрибутов», - сказала Комацу.

Источник этой сверхмощи также связан с настройкой внутренней энергии Ферми нанотрубок, свойства, которое определяет электрохимический потенциал. Исследователи смогли контролировать энергию Ферми, химически легируя нанотрубки, из которых сделаны волокна, в лаборатории соавтора, химика и биомолекулярного инженера Маттео Паскуали (Matteo Pasquali), что позволило им настроить электронные свойства волокон.

В то время как протестированные волокна были разрезаны на сантиметровые отрезки, Комацу заявила, что нет причин, по которым устройства не могут использовать превосходные волокна нанотрубок из лаборатории Паскуали, которые намотаны непрерывными отрезками. «Независимо от того, где вы их измеряете, они обладают такой же очень высокой электропроводностью, - сказала она. - Кусок, который я измерила, был маленьким только потому, что моя установка не способна измерять 50-метровые волокна».

«Волокна из углеродных нанотрубок находятся на устойчивом пути роста и доказывают свои преимущества во все большем количестве применений. Вместо того, чтобы тратить углерод впустую, сжигая его в двуокись углерода, мы можем исправить его как полезные материалы, которые принесут дополнительные экологические выгоды при производстве и транспортировке электроэнергии» - отметил Паскуали.

Еще неизвестно, приведет ли новое исследование к созданию солнечной панели, которую можно использовать в стиральной машине, но Коно согласился, что у этой технологии большой и разнообразный потенциал.

Плетеные волокна из нанотрубок превращают тепло в электричество

Аспирант Райс Нацуми Комацу демонстрирует усиленную углеродными нанотрубками гибкую хлопковую ткань, которая преобразует тепло в энергию, достаточную для питания светодиода. Такие термоэлектрические генераторы могут превращать тепло от солнца или других источников в электричество

Сочетание классических и квантовых систем для требований суперкомпьютеров

Одно из самых интересных явлений в квантовой механике - «квантовая запутанность». Это явление описывает, как определенные частицы неразрывно связаны, так что их состояния могут быть описаны только со ссылкой друг на друга. Это взаимодействие частиц также составляет основу квантовых вычислений. Вот почему в последние годы физики искали методы создания запутанности. Однако эти методы сталкиваются с рядом инженерных препятствий, включая ограничения в создании большого количества «кубитов», необходимость поддержания чрезвычайно низких температур (<1 К) и использование сверхчистых материалов. Поверхности или интерфейсы имеют решающее значение в образовании квантовой запутанности. К сожалению, электроны, удерживаемые на поверхности, склонны к «декогеренции», состоянию, при котором нет определенного фазового соотношения между двумя отдельными состояниями. Таким образом, для получения стабильных когерентных кубитов необходимо определить спиновые состояния поверхностных атомов (или, что эквивалентно, протонов).

Недавно группа ученых из Японии, включая профессора Такахиро Мацумото (Takahiro Matsumoto) из Городского университета Нагоя, профессора Хидехико Сугимото (Hidehiko Sugimoto) из Университета Тюо, доктора Такаши Охара (Takashi Ohhara) из Японского агентства по атомной энергии и доктора Сусуму Икеда (Susumu Ikeda) из Организации исследования ускорителей высоких энергий, изучая поверхностные спиновые состояния, обнаружила запутанную пару протонов на поверхности нанокристалла кремния.

Проф. Мацумото, ведущий ученый, подчеркивает важность их исследования: «Запутывание протонов ранее наблюдалось в молекулярном водороде и играет важную роль в различных научных дисциплинах. Однако запутанное состояние было обнаружено только в газовой или жидкой фазах. Теперь мы обнаружили квантовую запутанность на твердой поверхности, которая может заложить основу для будущих квантовых технологий».

Ученые изучали спиновые состояния, используя метод, известный как «спектроскопия неупругого рассеяния нейтронов», чтобы определить природу поверхностных колебаний. Моделируя эти поверхностные атомы как «гармонические осцилляторы», они показали антисимметрию протонов. Поскольку протоны были неразличимы, модель осциллятора ограничивала их возможные спиновые состояния, что приводило к сильной запутанности. По сравнению с запутыванием протонов в молекулярном водороде, обнаруженная запутанность содержала огромную разницу энергий между его состояниями, что обеспечивало долговечность и стабильность. Кроме того, ученые теоретически продемонстрировали каскадный переход терагерцовых запутанных пар фотонов с использованием запутанности протонов.

Слияние протонных кубитов с современной кремниевой технологией может привести к органическому объединению классических и квантовых вычислительных платформ, что позволит использовать гораздо большее количество кубитов (106), чем доступно в настоящее время (102), и сверхбыструю обработку для новых суперкомпьютерных приложений. «Квантовые компьютеры могут справляться со сложными задачами, такими как целочисленная факторизация и «задача коммивояжера», которые практически невозможно решить с помощью традиционных суперкомпьютеров. Это может изменить правила игры в квантовых вычислениях в отношении хранения, обработки и передачи данных, что может даже привести к смене парадигмы в фармацевтике, безопасности данных и многих других областях», - заключает профессор Мацумото. 

Возможно, мы находимся на пороге технологической революции в квантовых вычислениях!

Сочетание классических и квантовых систем для требований суперкомпьютеров

Квантовая запутанная пара протонов на твердофазной поверхности кремния с концевыми протонами

Физики из UNF открывают новое электронное явление

Физики из лаборатории Atomic LEGO Университета Северной Флориды обнаружили новое электронное явление, которое они назвали «асимметричным сегнетоэлектричеством». Исследование, проведенное доктором Майтри Варусавитана (Maitri Warusawithana), доцентом физики UNF, в сотрудничестве с исследователями из Университета Иллинойса и Университета штата Аризона, впервые продемонстрировало этот феномен в созданных двумерных кристаллах.

Это открытие асимметричного сегнетоэлектричества в искусственно созданных кристаллах произошло ровно через 100 лет после открытия сегнетоэлектричества в некоторых естественных кристаллах. Сегнетоэлектрические кристаллы - кристаллы, которые демонстрируют два равных бистабильных состояния поляризации - теперь используются во многих высокотехнологичных приложениях, включая твердотельную память, карты RFID, датчики и прецизионные приводы.

Используя дизайн материалов атомарного масштаба, группа исследователей впервые продемонстрировала качественно новое явление - асимметричное сегнетоэлектричество. Эти сконструированные кристаллы приводят к асимметричной бистабильности с двумя неравными стабильными состояниями поляризации в отличие от природного сегнетоэлектрика.

Варусавитана надеется, что это первое наблюдение асимметричного сегнетоэлектричества, полученное с помощью материалов, созданных на основе конструкции, послужит дальнейшим исследованием индивидуальных электронных свойств и может найти свое применение в интересных технологических приложениях.

Физики из UNF открывают новое электронное явление

Создание нового поколения органических солнечных элементов

Исследователи открыли новый, более быстрый способ, которым органические материалы перераспределяют энергию солнечного света, что может позволить следующему поколению органических солнечных элементов преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию и помогать в борьбе с изменением климата.

Большинство современных солнечных элементов сделаны из кремния, они тяжелые, жесткие и дорогие в производстве. Напротив, органические солнечные элементы, которые сделаны из материалов и элементов, содержащихся в растениях и животных, обещают быть легкими, гибкими и дешевыми в производстве. Тем не менее, органические солнечные элементы еще не достигли той эффективности преобразования солнечного света в электричество, как их аналоги на основе кремния, что препятствует их коммерциализации.

Теперь исследователи из Кембриджского университета в глобальном сотрудничестве с экспертами из Канады, Бельгии, Новой Зеландии и Китая открыли новый фундаментальный способ передачи энергии в органических материалах со скоростью до 1000 раз быстрее, чем обычно, приближаясь к полной реализации перспектив органической фотоэлектрической энергии. Их результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Этот новый механизм движения, получивший название «переходная делокализация экситонов», позволяет энергии перемещаться и передаваться окружающим электрическим проводам намного быстрее, чем обычно.

«Это улучшение стало возможным благодаря квантово-механической природе реальности, где энергия может существовать во многих местах одновременно, - сказал первый автор Александр Снейд (Alexander Sneyd), аспирант Кембриджской лаборатории Кавендиша. - Используя преимущества этих квантово-механических элементов, которые обеспечивают высокоэффективное движение энергии, мы можем создавать более совершенные и эффективные солнечные элементы».

Исследовательская группа начала с использования высокоразвитой нанотехнологической техники, называемой «самосборка на основе живой кристаллизации», для создания нановолокон из полимера на основе серы и углерода. Это позволило им точно контролировать положение каждого из атомов в органическом нановолокне для создания «идеального» модельного материала. «В этом и был секрет успеха, - сказал доктор Акшай Рао (Akshay Rao) из Кавендишской лаборатории, руководивший исследованием. - Мы смогли достичь беспрецедентного уровня структурного контроля, о котором можно было только мечтать до недавнего времени».

Затем команда направила лазер на нановолокна, чтобы имитировать солнечный свет, и наблюдала, как энергия движется с течением времени, используя метод, называемый микроскопией переходного поглощения, для создания «фильма» переноса энергии. Это позволило им наблюдать движение энергии в чрезвычайно короткие промежутки времени с разрешением почти в одну фемтосекунду или, что эквивалентно фильму с частотой кадров в 1 миллион миллиардов кадров в секунду. «Когда мы проводили эксперименты, мы были очень удивлены, - объяснил Снейд. - Энергия перемещалась со скоростью в 100 или даже в 1000 раз быстрее, чем это обычно зафиксировано в научной литературе».

Наконец, они использовали суперкомпьютер для моделирования на квантовом уровне того, что физически происходило в нановолокнах. Сравнивая результаты моделирования с экспериментом, они пришли к выводу, что именно способность энергии «делокализоваться» или находиться во многих местах одновременно, в первую очередь ответственна за неожиданное поведение.

«Этот новый механизм предоставляет множество возможностей для значительного улучшения характеристик традиционных органических солнечных элементов, - сказал профессор сэр Ричард Френд (Richard Friend) из Кавендишской лаборатории, который был одним из руководителей исследования. - Но что еще более интересно, это открывает перспективы для совершенно новых типов устройств, основанных на недорогих и легко адаптируемых органических материалах».

Создание нового поколения органических солнечных элементов

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT