Университет ИТМО. Представляем подборку избранных публикаций о научных работах и достижениях представителей Нового физтеха ИТМО. Обсуждаем, что к чему, и делимся информацией о проектах, которыми занимаются наши специалисты и научные сотрудники.

Как квазичастицы помогут в разработке квантовой памяти

Делимся рассказом о том, каким образом можно корректировать свойства вещества с помощью светового воздействия. Речь идет о процессах, приводящих к формированию поляритона — частицы, энергия которой зависит от силы взаимодействия света с веществом. В низкоэнергетическом состоянии она обладает как качествами материи, так и света, а магнитными свойствами и проводимостью вещества можно управлять.

Этим проектом занимается Иван Иорш, профессор Нового физтеха ИТМО. Ранее он вместе с коллегами показал, как можно работать с «неклассическими» состояниями света: получать одиночные и парные фотоны, добиваться эффекта «квантованного движения атомов» — фактически условий для записи информации в формате квантовой памяти.

За счет чего квазикристалл сумел задержать свет

Михаил Рыбин, доктор наук и доцент Нового физтеха ИТМО, простыми словами объясняет суть проделанной работы. Она сконцентрирована в области полупроводников и направлена на расширение знаний о природе, свойствах и законах распространения частиц в их кристаллических структурах. Речь идет о разработке так называемых «ловушек для света», которые могли бы открыть новые возможности для проектирования лазеров и сенсоров.

Михаил объясняет, почему для этой задачи квазикристаллы подходят в наибольшей степени. Одна из его научных работ по этой теме была опубликована еще в 2017-м, а в прошлом году ему и его коллегам удалось синтезировать образец сложноструктурированного квазикристалла и подтвердить его оптические свойства — способность к локализации света.

Зачем управлять цветом лазера с помощью наночастиц

Продолжение истории с разработанными ранее «нанобампами» — массивами наноструктур, генерируемыми с помощью импульсного лазерного излучения. На этот раз ученые из Дальневосточного федерального университета и Университета ИТМО оптимизировали форм-фактор таких наночастиц для того, чтобы длиной волны отраженного света можно было управлять и проектировать новые сенсоры и высокоточные газоанализаторы.

Артем Черепахин, являющийся инженером ДВФУ и выпускником Университета ИТМО, вместе с Сергеем Макаровым, возглавляющим нашу лабораторию гибридной нанофотоники и оптоэлектроники, делятся результатами и объясняют перспективы научной работы.

Как «пролить свет» под правильным углом

Олег Ермаков и Андрей Богданов, представляющие Новый физтех, вместе с коллегами из Германии и Австралии предложили новый подход к захвату света оптоволокном. Их решение позволяет работать без существенных потерь даже при углах падения, превышающих семьдесят градусов. Этих результатов они добились за счет использования диэлектрической наноструктуры на торце оптоволокна. Она выступает и в роли кольцевой дифракционной решетки, направляющей свет вдоль оси оптики вне зависимости от исходного угла падения.

Разработка еще требует оптимизации. Этим команда уже занимается, плюс — тестирует производство с помощью технологии нанопечатной литографии. Дальнейшее развитие может включать применение технологии в аппаратуре для эндоскопии и лапароскопии, квантовых коммуникациях и, конечно же, при проектировании датчиков для оптоволокна.

Как добиться максимальной добротности

Наши специалисты вместе с коллегами из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета и Австралийского национального университета предложили решение проблемы компактизации резонаторов — устройств, которые применяют, чтобы «ловить» и усиливать падающую волну. Процесс уменьшения размеров таких систем связан с затуханием добротности, однако команде ученых удалось разрешить этот момент с помощью связанных состояний в континууме — безызлучательных состояний с подавляющими друг друга резонансами. В материале [и еще одной заметке по теме на нашем новостном портале] есть некоторые подробности на этот счет от непосредственных участников проекта и обсуждение перспектив технологии в нише оптических компьютеров и микроволновой техники.

Источник: https://habr.com

 

 Имплантированное мышам устройство позволило удаленно управлять их социальными взаимодействиями, «включая» или «выключая» дружелюбие.
Группа ученых из американского Северо-Западного университета разработала сверхминиатюрное беспроводное устройство для имплантации в мозг лабораторных грызунов и провела успешные эксперименты с ним. При этом мембраны нейронов у подопытных животных были генетически модифицированы и содержали белки, срабатывающие в ответ на облучение светом определенной длины волны. Такой метод активации нервных связей называется оптогенетикой и используется в исследованиях мозга. Можно вспомнить, что именно с помощью оптогенетики ученые научили певчих птиц новым незнакомым песням.
Новое устройство совсем невелико, не требует проводного соединения и совершенно не мешает мышам в движениях и обычной жизни, позволяя наблюдать их в естественных условиях. Во время опытов ученые включали имплантат через беспроводной интерфейс, и он моментально запускал просоциальное, дружелюбное поведение мышей или же «отключал» его. Об этом Евгения Козоровитски (Yevgenia Kozorovitskiy) и ее коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.
«Прежние технологии не позволяли наблюдать социальные взаимодействия между животными в сложных условиях, поскольку они были связаны, — подчеркивает профессор Козоровитски. — Оптоволокно легко ломалось или запутывало их. Так что для ответов на сложные вопросы о поведении животных требовалось применение инновационных беспроводных технологий».
В самом деле, применение методов оптогенетики обычно требует какого-то способа подачи лазерного излучения на нужную группу клеток мозга. Для этого в черепе делают отверстие, куда подводят оптоволокно, и затем, включая или отключая лазер, следят за поведением ГМ-животного, изучая проявления активности соответствующих нейронов. Однако при экспериментах с группой животных «куст» проводов, торчащий из головы, не позволяет им нормально взаимодействовать друг с другом.
Именно поэтому команда нейробиологов под руководством Евгении Козоровитски совместно с электротехниками из группы профессора Джона Роджерса (John Rogers) разработала миниатюрный оптогенетический имплантат без проводов. Он крепится на поверхность черепа и при толщине около 0,5 миллиметра практически незаметен в шерсти на голове грызуна. При этом тончайшие нити оптоволокна с внутренней поверхности пластины уходят под череп и могут активировать целевые нейроны. Даже энергию оно получает через беспроводную антенну, от «зарядного устройства», расположенного непосредственно у клетки, где содержатся животные. • Ученые заставили нейроны мозга реагировать на слабый свет снаружи Усовершенствованная технология оптогенетики делает нейроны чувствительными к слабому свету и позволит изучать мозг без вскрытия черепа подопытных животных. naked-science.ru
Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, Козоровитски и ее коллеги провели эксперименты с парами и группами лабораторных ГМ-мышей. С помощью лазера ученые удаленно синхронизировали активность нейронов медиальной префронтальной коры (МПК). Эта область головного мозга играет важную роль в реализации высших функций, в том числе в социальном поведении. И действительно, искусственная синхронизация активности МПК у животных приводила к тому, что они стремились взаимодействовать друг с другом, а десинхронизация вызывала обратный эффект, заставляя расходиться в стороны.
Источник: https://naked-science.ru/

Технологию лазерно-индуцированного графена адаптировали для изготовления проводящих поверхностей микросхем в лаборатории университета Райса, 26 апреля сообщает ACS Nano.
Метод лазерно-индуцированного графена (LIG), придуманный в 2014 году химиком Джеймсом Туром, заключается в сжигании лазером нанесенного на подложку полимера. В результате на поверхности остается только дорожка из гексагонального проводящего графена. На сегодняшний день с помощью промышленного лазера, можно сформировать графеновые узоры на поверхности дерева, бумаги и даже продуктов питания.
А для создания токопроводящих дорожек в электронных схемах лазер формирует тонкие узоры графена в фоторезистивных полимерах и светочувствительных материалах, используемых в фотолитографии и фотогравировании.
«Прорывом стал тщательный контроль параметров процесса. Небольшие линии фоторезиста поглощают лазерный свет в зависимости от их геометрии и толщины, поэтому оптимизация мощности лазера и других параметров позволила нам получить хорошее преобразование при очень высоком разрешении», — сказал Бекхэм, работник лаборатории. Потенциальные области применения этой технологии включают производство микросуперконденсаторов на кристалле, функциональных нанокомпозитов и микрожидкостных массивов.
Источник: https://rossaprimavera.ru/

Ученые из МФТИ, МИСиС, РКЦ, МГТУ и ВНИИА провели эксперимент, в котором сверхпроводниковые кубиты симулировали передачу фотонов в модели Бозе — Хаббарда. Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных на симуляторе за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА имени Духова.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Сегодня в мировом научном сообществе выделилось два направления разработки квантовых вычислителей: универсальные квантовые компьютеры, которые смогут выполнять специализированные алгоритмы во много раз быстрее, чем классические аналоги, и квантовые симуляторы, которые создаются специально для решения конкретных задач подобно интегральным схемам специального назначения (ASIC).

Реализация универсальных вычислителей — гораздо более сложная инженерная задача, так как требуется обязательно делать алгоритмы коррекции ошибок. Для симуляторов же главное — соответствие физической системе, для которой они создаются. В разработке сейчас много различных типов кубитов.

Доминирующую роль в квантовых вычислителях занимают сверхпроводящие кубиты-трансмоны. Многими теоретическими и несколькими экспериментальными работами было показано, что массивы кубитов-трансмонов хорошо подходят и для создания квантовых симуляторов с целью решения проблем физики конденсированного состояния, расчетов макроскопических и микроскопических свойств веществ.

В новом исследовании, проведенном российскими учеными, впервые показано, что линейные массивы сверхпроводящих кубитов-трансмонов могут симулировать передачу фотонов для изучения перехода «сверхпроводник — изолятор» в модели Бозе — Хаббарда. Причем для этого потребовалась сравнительно простая архитектура: подключение кубитов к микроволновым волноводам и проведение прямой спектроскопии пропускания. Эксперимент показал, как именно сверхпроводниковые симуляторы могут помочь решать задачи материаловедения и исследовать не встречающиеся в естественной природе фазы вещества (например, сверхтекучие).

Глеб Федоров, аспирант МФТИ, соавтор работы, говорит: «Наш результат — это пример простого решения сложной проблемы. Ранние квантовые симуляторы из-за своих несовершенств часто сталкивались с проблемой несоответствия объекту симуляции. В этом контексте скептики говорили, что симуляторы симулируют исключительно сами себя. Мы же не пытались заставить систему работать против своей природы, а наоборот нашли физическую задачу, максимально использующую ее внутренние возможности».

Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА имени Духова и показало блестящее соответствие между теорией и измерениями.

Этот результат, полученный всего лишь на пяти кубитах-трансмонах, показывает, что разработка систем с большим числом кубитов позволит наблюдать поведение моделей, сложность расчета которых лежит далеко за пределами большинства суперкомпьютеров. Стоит признать, что методы расчета непрерывно совершенствуются, но можно с уверенностью сказать, что простота масштабирования квантовых симуляторов и экспоненциальный рост их производительности с числом кубитов дают им существенное преимущество.

Проведенное исследование открывает новые горизонты как в области применения квантовых симуляторов, так и в квантовой оптике многочастичных квантовых систем, продолжая успешные совместные исследования лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ и лаборатории сверхпроводящих метаматериалов МИСиС. Ученые надеются, что дальнейшее сотрудничество позволит разработать, изготовить и исследовать более крупные системы кубитов с необычными свойствами, которые сейчас предсказаны только в теоретических работах.

Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Ученые из инженерной школы университета Тафтса создали активируемые светом композитные устройства. Они способны выполнять точные, видимые движения и создавать сложные трехмерные формы без необходимости использования проводов, других активирующих материалов или источников энергии. Конструкция сочетает в себе программируемые фотонные кристаллы с эластомерным композитом, который можно создавать в макро- и нано-масштабе, чтобы реагировать на свет.

Исследование открывает новые возможности для разработки интеллектуальных систем, которые будут работать, реагируя на свет. Например, высокоэффективные, самоустанавливающиеся солнечные элементы. Их особенность в том, что они автоматически следуют за направлением и углом света Солнца. Также перед инженерами открывается перспектива создать микрожидкостные клапаны со световым приводом или мягких роботов.

Подробности о создании «фотонного подсолнуха», лепестки которого изгибаются, реагируя на свет, отслеживая его путь и угол преломления описаны в статье для журнала Nature Communications.

Цвет возникает в результате поглощения и отражения света. Этот процесс состоит из серии сложных взаимодействий. Объекты поглощают свет определенных частот и отражают другие. Угол, под которым свет встречается с поверхностью, влияет на то, какие длины волн поглощаются, а также на тепло, выделяемое этой поглощенной энергией.

Фотонный материал, разработанный командой университета Тафтса, объединяет два слоя. Первый — опалоподобная пленка из фиброина шелка, легированная наночастицами золота (AuNP), образующих фотонные кристаллы. Вторая — подложка из полидиметилсилоксана (ПДМС), полимера на основе кремния.

Помимо замечательной гибкости, долговечности и оптических свойств, фиброин шелка необычен тем, что имеет отрицательный коэффициент теплового расширения (КТР). Это означает, что он сжимается при нагревании и расширяется при охлаждении. ПДМС, напротив, имеет высокий КТР и быстро расширяется при нагревании. В результате, когда новый материал подвергается воздействию света, один слой нагревается намного быстрее, чем другой. Таким образом материал изгибается, когда одна сторона расширяется, а другая сжимается или расширяется медленнее.

Большинство оптомеханических устройств, которые преобразуют свет в движение, требуют сложного и энергоемкого изготовления или настройки. Принимая это во внимание, ученые добились точного управления преобразованием световой энергии и генерации макродвижения этих материалов без необходимости использования электричества или проводов.
https://hightech.fm

В основе нового метода лежит эффект комбинационного рассеяния света. Если концепция ученых будет реализована на практике, она поможет расширить возможности лазерной микроскопии. Статья была опубликована по приглашению редакции нового научного журнала Advanced Photonics Research.

Исследователи работают со все более маленькими объектами. Им необходимо точно знать, например, как разрываются связи между молекулами белка при нагреве, или как ведут себя органеллы клетки при воздействии света. Для этого нужны точные и разнообразные оптические инструменты для визуализации процессов. Ведь иногда получать изображение необходимо прямо во время эксперимента.

Поэтому ученые постоянно ищут способы улучшить, удешевить или упростить технологию создания подходов для оптической микроскопии и спектроскопии. В том числе при помощи лазерной микроскопии и спектроскопии, где изображение получается за счет того, что объект облучается интенсивным электромагнитным излучением вблизи оптически резонансных наноструктур, а прибор детектирует то, как молекула реагирует на это излучение, переизлучая свет на новых частотах.

«Для этого мощный лазер светит на наноструктры из металлических или полупроводниковых частиц, ― рассказывает младший научный сотрудник Нового Физтеха
Университета ИТМО Георгий Зограф. ― В зазорах между ними возникает локализация электромагнитного поля, которое и усиливает излучение от исследуемого объекта, к примеру, молекулы белка или любого вещества с уникальным оптическим спектром. Есть методики спектроскопии и микроскопии ближнего электромагнитного поля при помощи металлических зондов, которую показали наши коллеги в 2015 году. Там зонд детектирует ближнее электромагнитное поле, находясь в нескольких десятках нанометров от наноструктур. Но такая “ближнепольная” методика довольно чувствительна к механическим вибрациям, а также довольно времязатратная, и поэтому годится не для всех практических применений».

Ученые Университета ИТМО предложили способ упростить метод оптической микроскопии и визуализации локальных электромагнитных полей за счет комбинационного рассеяния. Они взяли три кремниевых нанодиска и расположили их углом. За счет такого расположения облучаемых частиц электромагнитное поле между ними заметно усиливается. Поэтому лазерный источник может быть не столь сильным, а кроме того, отпадает необходимость держать его в непосредственной близости от кремниевых частиц (как, например, зонд в ближнепольной спектроскопии). При этом точность исследования не должна упасть.

«Своим подходом мы позволяем быстро и удаленно, используя лишь лазер и точное позиционирование, изучать оптический отклик системы при помощи комбинационного рассеяния света. Комбинационное рассеяние представляет собой переизлучение света веществом на длинах волн, соответствующих уникальному набору колебаний атомов (например, фононам в кристаллах). В итоге, рассеянный свет может либо приобрести энергию от этих колебаний, либо потерять энергию, равную энергии колебаний. В результате, спектральные особенности рассеянного света отличаются от спектра используемого лазера. По спектральным особенностям и усилению интенсивности этого комбинационного рассеяния можно судить о резонансных свойствах наноструктур или о химическом составе соединений, ведь у каждого материала свой уникальный спектр комбинационного рассеяния», ― объясняет Георгий Зограф.

У используемой наноструктуры есть также и другое преимущество. Меняя лишь только поляризацию падающего света, ученые могут последовательно возбуждать либо одну пару нанодисков, либо другую. За счет этого ученые могут селективно исследовать процессы, происходящие в разных точках образца с высоким пространственным разрешением. Что также открывает перспективы для более комплексного исследования химических и физических процессов на наноуровне.

«В моих экспериментах я использовал достаточно сильный объектив и платформу для наноскопического перемещения образцов, чтобы воспроизвести карту ближнего поля вокруг исследуемой наноструктуры. Удивительно, что полученная мною карта сигнала комбинационного рассеяния соответствовала нашим теоретическим расчетам даже лучше, чем стандартный “ближнепольный” метод оптической микроскопии. Я провел множество измерений от различных наноструктур и поляризаций, чтобы достичь полной уверенности, что наш новый метод достаточно эффективен и универсален для дальнейшего применения», ― добавляет Георгий Зограф.

Исследование ученых было опубликовано в новом журнале Advanced Photonics Research известного международного издательства John Wiley & Sons. Редакционная коллегия запускаемого издания специально пригласила петербургских ученых поучаствовать в одном из первых выпусков.

«Приглашение опубликоваться в первом выпуске столь перспективного научного журнала является признанием того, что исследования ученых в Университете ИТМО задают тон мировой науки. Действительно, каждый новый журнал хочет заработать себе безупречную репутацию за счет высококачественных статей от ведущих исследовательских центров. Редакция журнала представляет собой именитых ученых из стран-лидеров в области физики, которые тщательно отбирают каждую статью. Например, несмотря на приглашенный статус нашей работы, она подверглась нескольким кругам рецензирования от специалистов в данной области, что несомненно улучшило ее качество», ― объясняет главный научный сотрудник Университета ИТМО Сергей Макаров.

Также представитель Университета ИТМО и соавтор исследования Сергей Макаров стал членом консультационного совета (Advisory Board) при журнале. В дальнейшем в его функции будет входить помощь в рецензировании статей, отбор авторов для приглашения к публикации, участие в формировании тематик для спецвыпусков, а также расширение географии авторов и читателей журнала. Ключевой задачей редколлегии и членов консультационного совета журнала является его развитие до уровня наиболее авторитетных журналов в области фотоники.
https://news.itmo.ru/

Российские ученые разработали новую технологию маркировки товаров, например техники, лекарств и ювелирных украшений. Маркировка представляет собой невидимый рисунок, увидеть который можно только с использованием специального оборудования. Разработка поможет защитить бренды от подделок. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials. Ученые из Университета ИТМО и Алферовского университета предложили новые метки для продукции, созданные из полупроводниковых материалов с помощью лазера.

«На тончайшую “наклейку” из кремниевой нанопленки с помощью лазера добавляются ионы редкоземельного металла, эрбия, которые образуют уникальный рисунок. Для этого на пленке делают множество практически невидимых глазу отверстий, упорядоченных в квадратную решетку. Часть из них содержит ионы эрбия, а другая — нет. Под воздействием лазерного излучения “эрбиевые” отверстия меняют цвет — именно по ним можно правильно “прочитать” изображение», — рассказывает руководитель проекта, старший научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Дмитрий Зуев.

Чтобы узнать параметры картинки, злоумышленниками придется проникнуть в систему поставок, ознакомиться с оборудованием и методами чтения. Кроме того, настраиваемые характеристики делают защиту еще надежней. Метка основана на фотолюминисценции ионов эрбия, которая характеризуется интенсивностью, длиной волны и временем излучения. Комбинация этих параметров позволяет добавлять уровни защиты. Поэтому человек, который получит изображение метки с помощью ИК-сенсора, может также считать информацию о параметрах фотолюминесценции, что обеспечит дополнительную защиту. Разработанная система устойчива к химическому и механическому воздействиям, также ее можно делать на гибкой подложке. Все это повышает потенциал внедрения разработанной технологии в реальный сектор экономики.
https://indicator.ru/

Оптические диски уже не используются настолько массово, как это было совсем недавно. Фактически технология постепенно уходит, повторяя судьбу дискет, компакт-кассет и т.п. Правда, новая разработка ученых и инженеров из Китая и Австралии сможет вернуть оптические диски из забвения, если станет востребованной.

Объединенная команда инженеров и ученых из Шанхайского политехнического университета и Мельбурнского технологического института смогла создать новую технологию записи, позволяющую увеличить емкость диска до 700 терабайт. Это гораздо больше, чем у любого другого носителя, включая жесткие диски и SSD.

Что это за технология?

Ученые при поддержке коллег из Национального университета Сингапура, смогли добиться размещения на диске обычного размера объема данных в 700 ТБ. Диаметр диска составляет 120 мм — это текущий стандарт для практически любых оптических дисков, включая CD, DVD и Blu-ray.

На данный момент самым емким является четырехслойный Blu-ray диск, на котором помещается 128 ГБ данных. Стандартный же однослойный Blu-ray диск позволяет записать на нем не более 25 ГБ информации. Получается, что один новый диск заменяет сразу 28 тысяч однослойных Blu-ray дисков.

Что касается жестких дисков и SSD, то самые емкие из них позволяют разместить несколько десятков терабайт данных. Но, насколько известно, претенденты на лидерство не добрались пока даже до отметки в 100 ТБ. А здесь — сразу 700 терабайт.

Как это работает?

Разработчики назвали свою технологию «технологией субдифракционной оптической записи». Одно из ее достоинств, кроме возможности записывать огромные массивы информации, — использование недорогих лазеров непрерывного действия. Особых препятствий в массовом выпуске приводов, поддерживающих новую технологию, нет.

Главный секрет здесь — в материале, на который производится запись. Это не металлическая тонкая фольга, а композитный материал. Всех секретов ученые не раскрывают, поскольку планируют коммерциализировать технологию. Но известно, что это нанокомпозит на основе специальных частиц с добавлением лантаноида с «хлопьями» оксида графена.

Еще одна особенность — те самые лазеры постоянного действия. Во всех остальных случаях используются лазеры импульсного типа.

Разработанная учеными технология может быть использована в массовом производстве оптических носителей. Правда, авторы разработки пока не рассказали ни о хотя бы примерном порядке цен, ни о том, сколько средств и прочих ресурсов нужно для запуска производства.
Ближайшие конкуренты

Самые достойные альтернативы базируются на использовании магнитных лент. Например, компания IBM выпускает магнитные ленты стандарта IBM LTO Ultrium 8. Емкость картриджей с таким носителем составляет от 12 ТБ несжатых данных до 30 ТБ сжатых данных.

Недавно мы также писали, что японские ученые из Токийского университета создали новое химическое соединение, которое позволяет в разы увеличить емкость магнитных носителей — например, магнитных лент. По словам исследователей, новый материал позволяет создавать ленточные носители, способные хранить десятки и даже сотни терабайт.

Новые накопители на основе этого материала позволяют увеличить плотность записи информации, а также улучшить надежность хранения данных по сравнению с традиционными ленточными накопителями, жесткими дисками или SSD. Кроме того, энергозатраты на запись и считывание данных ниже, чем у других носителей, а сами системы будут стоить меньше. Для записи данных используются «фокусированные миллиметровые волны» (focused‐millimeter‐wave‐assisted magnetic recording, F‐MIMR) в диапазоне частот от 30 до 300 ГГц.

Но пока это лишь научный проект, о сроках коммерциализации которого ничего не известно.

Из более-менее перспективных разработок можно упомянуть совместный проект Fujifilm и IBM, которым удалось повысить емкость ленточных накопителей вплоть до 580 ТБ. В продаже, впрочем, их пока нет.
На рынке SSD и жестких дисков конкурентов у таких носителей и вовсе нет. Что касается жестких дисков, то максимальная емкость самых совершенных HDD не превышает 30 ТБ (из тех, что доступны на рынке). В случае SSD речь идет уже о 100 ТБ. Правда, стоимость такого накопителя составляет $40 тыс., что много даже по меркам небедных компаний. Есть и модель на 50 ТБ, но и она стоит немало — $12,5 тыс.

Что касается оптических дисков, то последняя попытка разработать что-то более-менее стоящее была предпринята в 2013 году. Тогда компании Sony и Panasonic объединили усилия в работе над проектом по созданию оптического диска емкостью в 300 ГБ (что всего в 2 с лишним раза больше, чем у четырехслойного Blu-Ray).

Этот накопитель разрабатывался для архивирования большого объема данных, то есть для корпоративного, а не пользовательского сегмента. Компании даже добились создания нового стандарта — Archival Disc. Диски начали выпускать небольшими партиями в 2016 году, но распространенными или востребованными они так и не стали.

Еще есть всякие экзотические разработки вроде «хрустальных дисков» или записи информации в нитях ДНК. Но в силу вполне понятных причин — сложность разработки накопителей, записывающих и считывающих устройств, эти проекты так и остались «на бумаге».
https://www.nanonewsnet.ru/

Физикам удалось передать секретный квантовый ключ на расстояние 511 километров в реальных условиях. Они смогли реализовать квантовую линию передачи данных не в лабораторных условиях, а в реальных между двумя городами. Препринт работы опубликован на arXiv.org.

Одно их направлений квантовых технологий, которое быстрее всего нашло применение — квантовая криптография — пока все еще далеко от массового распространения из-за разных технических сложностей. Про первую в России банковскую линию связи и о том, как устроены криптографические системы, мы писали в материале «Выдергиваете и сжигаете». На тот момент (2016 год) ученым из Российского квантового центра удалось передать квантовый ключ на расстояние 25 километров, что неплохо для внутригородской среды, но недостаточно для междугородней. Физики искали разные пути решения для того, чтобы увеличить это расстояние до сотен километров — занимались разработкой повторителей для существующих протоколов и придумывал новые.

Одним из многообещающих протоколов квантового распределения ключа оказался протокол полей-близнецов TF (Twin Field). В отличие от стандартного протокола, к примеру, BB84, в котором Алиса напрямую отправляет Бобу фотоны, протокол TF включает в себя узел Чарли, который находится между Алисой и Бобом. Получается, что Алиса и Боб передают по слабому когерентному импульсу Чарли, который сравнивает их и объявляет, совпали ли полученные биты или нет. Важно, что у Чарли нет информации о пришедших к нему битах, он может только сравнивать их и объявлять совпали они в данный момент или нет, поэтому Чарли оказывается недоверенным узлом. Такой подход позволяет превысить известный предел скорости генерации ключей без повторителей. Тем не менее он использует два источника, стабилизировать фазы которых, как и сотен километров волокна между ними, оказывается непросто.

Группе физиков из Научно-технического университета Китая под руководством Цзянь-Вэй Паня (Jian-Wei Pan) удалось реализовать протокол полей-близнецов в реальных условиях — они передали квантовый ключ между двумя городами. При этом скорость генерации ключей в их эксперименте превысила теоретический предел для линии без повторителей. Алиса находилась в городе Циндао, а Боб — на расстоянии 511 километров в Цзинане. Между ними располагался Чарли, к которому были проведены кабели из 12 оптоволокон (они использовали уже существующие кабели). Восемь из этих волокон продолжали использовать для классической связи, поэтому ученые не задействовали их в эксперименте. Оставшиеся нужны были для непосредственно передачи секретного ключа, синхронизации длин волн лазеров и синхронизации времени прихода импульсов.
Серьезный недостаток, порождающий технологическую сложность протокола TF — использование двух разных лазеров, сигналы от которых должны интерферировать. То есть они должны иметь одинаковые длины волн, поляризацию и приходить к Чарли в одно и то же время. Именно поэтому в общем кабеле для передачи ключа отдельное оптоволокно необходимо для синхронизации длин волн лазеров. Кроме того, ширина спектра лазеров Алисы и Боба должна составлять примерно 1 Гц. Добиться такой ширины спектральной линии помогают узкополосные резонаторы в схеме Паунда — Древера — Холла.

Решение всех перечисленный проблем еще не дает возможности реализовать протокол на большом расстоянии. Все они касались настройки источников, но и передать излучение в узком спектральном диапазоне через сотни километров волокна оказывается нелегко. Виной всему эффект Доплера: из-за колебаний температуры волокно как будто меняет свою длину, смещая спектр сигнала. Обычно такое смещение в волокне составляет несколько килогерц — огромная величина для герцового сигнала. Это еще не все. Температура меняется и плывет постоянно, поэтому скомпенсировать ее влияние может только быстрая обратная связь, которая возвращает частоту сигнала в его начальное положение. Понятно, что для таких измерений нужен интенсивный классический сигнал, а не ослабленные когерентные импульсы, которые используют для передачи ключа. Поэтому ученые чередовали передачу ключа и компенсацию смещения в волокне разными по интенсивности импульсами.

Для передачи квантового ключа авторы использовали фазовое кодирование: посылаемые Алисой и Бобом импульсы имели смещение фазы на (0,𝝅) или (𝝅/2, 3𝝅/2) и в зависимости от него по-разному интерферировали на светоделителе у Чарли. Если Алиса отправляла импульс с фазой 0 или 𝝅, а Боб — 𝝅/2 или 3𝝅/2 (в разных базисах), то оба детектора Чарли кликали случайно, в противном случае, с высокой вероятностью срабатывал только один из детекторов. После этого Алиса и Боб по классическому каналу объявляли в каких базисах они передавали сигнал, чтобы восстановить квантовый ключ.

Помимо демонстрации реальной схемы передачи квантового ключа, физики посвятили часть работы доказательству секретности протокола и показали, как сделать его устойчивым к возможным атакам. Как и в BB84 они использовали импульсы с рандомизированной фазой. То есть импульсы Алисы и Боба сначала приобретали случайную фазу, а потом сдвигались на значение из какого-то базиса. После измерения они откидывали все случаи, когда эти случайные фазы были слишком далеко друг от друга.

Несмотря на то, что величина скорости генерация ключа в работе составила 3,45 бит в секунду, она оказалась на порядок выше, чем предел скорости передачи ключа для квантового распределения ключа без повторителей (PLOB bound). Физикам удалось перевести TF протокол из разряда многообещающих в разряд реализуемых и открыть пути для его применения.

https://nplus1.ru

Первые масштабные испытания авиационного боевого лазера, предназначенного для истребителей 4-го поколения ВВС США, будут проведены в 2024 году. Об этом сообщает C4ISRNET.
По данным издания, исследовательская лаборатория ВВС США в течение ближайшего времени получит одну из ключевых систем авиационного лазера, две другие разработчики должны предоставить в июле этого года. Подробности испытаний не приводятся.

Работы в рамках программы Self-Protect High Energy Laser Demonstrator (SHiELD) стартовали после того, как командование ВВС США сочло недостаточными имеющиеся на сегодняшний день средства защиты самолетов и предложило к уже имеющимся в арсенале системам РЭБ и тепловым ловушкам разработать лазерные установки для уничтожения атакующих самолет ракет.

В разработке лазера участвуют американские компании Lockheed Martin, Northrop Grumman и Boeing. Lockheed Martin отвечает за разработку лазерного модуля, Northrop Grumman создает систему управления, а Boeing — контейнер, в который будет помещен боевой лазер.

Ранее в ВВС США сообщали, что лазерные установки, разрабатываемые в рамках проекта SHiELD должны получить F-15E, F-15C, F-15EX Eagle и F-16 Fighting Falcon ВВС США, а также, возможно, штурмовик A-10C Thunderbolt II. Самолеты пятого поколения F-22 и F-35 данной системой оборудоваться не будут, чтобы не навредить установленной на них Stealth-системе.
https://topwar.ru/

Исследователи, финансируемые армией США, продемонстрировали подход машинного обучения, который корректирует квантовую информацию в системах, состоящих из фотонов. Разработка улучшит перспективы развертывания технологий квантового зондирования и квантовых коммуникаций на поле боя.

Когда фотоны используются в качестве носителей квантовой информации для передачи данных, она часто искажается из-за флуктуаций окружающей среды. Они разрушают хрупкие квантовые состояния, необходимые для ее сохранения.

Исследователи из университета штата Луизиана (LSU) использовали машинное обучение для исправления искажения информации в квантовых системах, состоящих из фотонов. Опубликованная в Advanced Quantum Technologies работа продемонстрировала, что методы машинного обучения с использованием самообучающихся и саморазвивающихся функций искусственных нейронных сетей помогут исправить искаженную информацию. Новый результат превосходит традиционные протоколы, которые полагаются на обычную адаптивную оптику.

«Мы все еще находимся на довольно ранних стадиях понимания того, что методы машинного обучения могут сыграть роль в квантовой информатике, — объясняет женщина-доктор Сара Гэмбл, руководитель программы в Исследовательском офисе армии США (Армейская исследовательская лаборатория). — Результат команды — захватывающий шаг вперед в развитии этого понимания».

Для этого исследования команда использовала тип нейронной сети для коррекции искаженных пространственных мод света на однофотонном уровне.

«Случайное фазовое искажение — одна из самых больших проблем при использовании пространственных режимов света в широком спектре квантовых технологий, таких как квантовая связь, квантовая криптография и квантовое зондирование, — подчеркнул Нараян Бхусал, докторант LSU. — Наш метод чрезвычайно эффективен и экономичен по времени по сравнению с традиционными методами. Это захватывающее событие для будущего квантовых технологий в свободном пространстве».
Исследователи, финансируемые армией, демонстрируют подход машинного обучения, который исправляет квантовое искажение информации в системах, состоящих из фотонов, улучшая перспективы развертывания технологий квантового зондирования и квантовых коммуникаций на поле боя.
https://nangs.org/news/it/mashinnoe-obuchenie-pomoglo-ispravity-iskazhennuyu-informatsiyu-v-kvantovyh-sistemah
По словам исследовательской группы, эта умная квантовая технология демонстрирует возможность кодирования нескольких бит информации в одном фотоне в реалистичных протоколах связи, подверженных атмосферной турбулентности.

«Наша техника имеет огромное значение для оптической связи и квантовой криптографии — заключает Омар Маганья Лоайса, доцент физики LSU. — В настоящее время мы изучаем способы реализации нашей схемы машинного обучения в рамках инициативы Louisiana Optical Network Initiative, чтобы сделать ее более интеллектуальной, безопасной и квантовой».

https://nangs.org/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск