​Новые супермагниты могут "разморозить" квантовые вычисления.

Квантовые вычисления представляют собой одну из самых волнующих и перспективных областей современной науки. Они обещают революционизировать различные отрасли, включая здравоохранение и науку, позволяя решать сложные вычислительные задачи значительно быстрее, чем с помощью классических компьютеров. Однако, квантовые компьютеры сталкиваются с ограничением — они могут работать только при очень низких температурах.

Недавно физики из Техасского университета в Эль-Пасо сделали важный прорыв в этой области. Под руководством доктора Ахмеда Эль-Генди они разработали высокомагнитный материал, который может использоваться для квантовых вычислений при обычной температуре. Этот материал обладает магнитными свойствами, превосходящими чистое железо в 100 раз. Исследование, описывающее этот материал, было опубликовано в летнем выпуске журнала Applied Physics Letters.

Магниты, которые используются в квантовых компьютерах, играют важную роль в увеличении скорости вычислений. Однако, до сих пор они могли работать только при низких температурах, близких к абсолютному нулю. Теперь, благодаря новому материалу, ученые смогут использовать магниты в квантовых вычислениях при комнатной температуре. Это открывает новые возможности для развития квантовых компьютеров и устраняет проблему дорогостоящего охлаждения.

Кроме того, команда из Техасского университета сосредоточилась на разработке магнитов, которые не требуют редкоземельных материалов. В настоящее время большинство магнитов изготавливаются из таких материалов, которые являются ограниченными ресурсами. Однако, по словам доктора Эль-Генди, скоро может возникнуть проблема нехватки этих материалов для производства магнитов в любой отрасли. Поэтому исследователи стремятся найти альтернативные материалы, которые были бы доступны и эффективны для использования в квантовых вычислениях.

Усилия команды из Техасского университета в Эль-Пасо окупились после нескольких лет исследований и экспериментов. Их смесь материалов, известная как "а-материал", стала окончательным победителем и открыла новые горизонты для развития квантовых вычислений. Этот прорыв может иметь далеко идущие последствия для различных отраслей и способствовать развитию новых технологий, основанных на квантовых вычислениях.

DOI: 10.1063/5.0153212

​Огромные объёмы данных при обучении нейросетей больше не проблема для оперативной памяти.

Алгоритм машинного обучения, разработанный в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, открыл новые перспективы в обработке огромных объемов данных, которые ранее превышали доступную память компьютеров. Этот высокомасштабируемый алгоритм позволяет определить ключевые характеристики больших наборов данных и разделить их на управляемые пакеты, которые могут быть обработаны без перегрузки компьютерного оборудования.

Во время тестового запуска на саммите Национальной лаборатории Ок-Ридж, этот алгоритм установил мировой рекорд по факторизации огромных наборов данных. Он продемонстрировал свою эффективность как на ноутбуках, так и на суперкомпьютерах, что делает его универсальным инструментом для обработки данных в различных областях исследований.

Одним из преимуществ этого алгоритма является его способность работать с приложениями, требующими обработки больших объемов данных в таких областях, как исследования рака, спутниковые изображения, социальные сети, наука о национальной безопасности и исследования землетрясений. Все это позволяет сделать более точные и быстрые анализы данных, что имеет огромное значение для различных научных и практических задач.

Интересный факт заключается в том, что данный алгоритм разбивает большие наборы данных на более мелкие сегменты, которые могут быть обработаны с использованием доступных ресурсов. Таким образом, он позволяет эффективно управлять и анализировать чрезвычайно большие объемы данных, преодолевая ограничения памяти, которые ранее существовали в традиционном анализе данных.

Исмаэль Бурейма, физик из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, отмечает, что их реализация метода факторизации неотрицательной матрицы без использования памяти дает возможность факторизовать гораздо большие наборы данных, чем ранее было возможно на существующем оборудовании. Это открывает новые горизонты для работы с экспоненциально растущими объемами данных.

Таким образом, разработанный алгоритм машинного обучения представляет собой инновационное решение для обработки огромных объемов данных, которое преодолевает ограничения памяти и позволяет эффективно управлять и анализировать информацию. Это важный шаг вперед для научных исследований и практических применений, где требуется обработка больших объемов данных.

DOI: 10.1007/s11227-023-05587-4

​Инновационный гель, превращающий горячий воздух в питьевую воду.

Возможность превращать горячий воздух в питьевую воду может стать настоящей мечтой для многих регионов, страдающих от нехватки воды. Исследователи из Техасского университета в Остине сделали значительный прорыв в создании питьевой воды из воздуха с помощью молекулярно-инженерного гидрогеля, использующего только солнечную энергию.

Гидрогель, разработанный учеными, способен извлекать воду из атмосферы и очищать ее до уровня пригодности для питья при помощи солнечной энергии. Это достигается при температуре всего 40 градусов, что соответствует летней погоде в Техасе и других жарких регионах мира. Таким образом, люди, живущие в местах с высокой температурой и ограниченным доступом к чистой воде, смогут разместить устройство на открытом воздухе и получать воду без лишних усилий.

Один из ключевых аспектов этого исследования - способность гидрогеля превращаться в микрочастицы, известные как "микрогели". Это открывает новые возможности для увеличения скорости и эффективности устройства, делая его более практичным и доступным в реальных условиях.

Профессор Гуйхуа Юй, один из участников исследования, отмечает, что их гидрогель не только извлекает воду из воздуха, но и делает это быстро и с минимальным энергопотреблением. Он также подчеркивает, что главная особенность гидрогеля заключается в его способности использовать естественные колебания температуры, что особенно полезно в условиях жаркого лета, например, в Техасе.

Устройство, использующее гидрогель, способно производить от 3,5 до 7 килограммов воды на килограмм гелевых материалов, в зависимости от уровня влажности. Это означает, что в будущем люди смогут получать питьевую воду с помощью этого инновационного устройства, которое будет работать на солнечной энергии и не требовать дополнительных затрат.

Исследование ученых из Техасского университета в Остине открывает новые перспективы в области обеспечения питьевой водой регионов, страдающих от засухи. Это технологическое решение может стать настоящим маяком надежды для миллионов людей, предоставляя им доступ к чистой воде и улучшая их качество жизни.

DOI: 10.1073/pnas.2308969120

​Если вы не шарите в искусственном интеллекте, искусственных нейронных сетях, машинном обучении и т.д., - не отчаивайтесь! Специалисты сделали для вас разъясняющую платформу!

Модели машинного обучения стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Они используются в различных профессиональных сферах и помогают нам взаимодействовать с приложениями на смартфонах, программным обеспечением и онлайн-сервисами. Но несмотря на широкое распространение их использования, мало кто полностью понимает, как они работают и какие процессы лежат в их основе.

В последние годы алгоритмы машинного обучения стали все более сложными, усложняя объяснение прогнозов, которые они делают. Это вызывает недоверие и сомнения у пользователей, особенно у тех, кто не является экспертами в области компьютерных наук. Чтобы решить эту проблему, исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине и Гарвардского университета разработали интерактивную диалоговую систему под названием TalkToModel.

TalkToModel - это платформа, которая позволяет пользователям задавать вопросы о моделях машинного обучения и получать простые и понятные ответы. Она была создана с целью сделать объяснение искусственного интеллекта доступным и понятным как для инженеров, так и для неспециалистов. Эта система основана на исследованиях, проведенных ранее, исследователями в области объяснимого искусственного интеллекта и взаимодействия человека с ИИ.

Одной из главных целей TalkToModel является предоставление простого и доступного способа объяснения пользователю работы искусственного интеллекта. Она использует адаптивный диалоговый механизм, который позволяет системе взаимодействовать с пользователем и отвечать на его вопросы. Это подобно тому, как диалоговая платформа TurboText Всезнайка на базе ChatGPT отвечает на вопросы пользователей.

Однако, несмотря на все усовершенствования, некоторые методы объяснимого искусственного интеллекта все еще оставляют место для интерпретации. Исследователи продолжают работать над улучшением этих методов и созданием более достоверных и надежных объяснений для моделей машинного обучения.

TalkToModel - это шаг в развитии объяснимого искусственного интеллекта. Эта платформа поможет пользователям лучше понять, как работает искусственный интеллект, и повысит доверие к этим технологиям. В будущем ожидается, что объяснимый искусственный интеллект станет все более распространенным, что приведет к большей прозрачности и пониманию в области машинного обучения.

DOI: 10.1038/s42256-023-00692-8

Революционный метод переработки пластика: вместо отходов – водородное топливо.

Ученые из Сингапура разработали инновационный метод, который может кардинально решить проблему пластиковых отходов и позволит получить из них качественное химическое сырье и даже водородное топливо. Используя светодиоды и катализаторы, они превращают пластмассу в полезные химические ингредиенты.

Традиционные способы переработки пластика требуют огромных энергетических затрат и приводят к выбросу парниковых газов. Однако новый метод, основанный на использовании обычного света и ванадиевого катализатора, помогает без серьёзных энергетических затрат решить основную проблему переработки пластмасс: разрушение инертных углерод-углеродных связей. В результате получаются два ценных продукта: муравьиная кислота и бензойная кислота, которые могут быть использованы в качестве органических носителей водорода.

Одним из главных преимуществ нового метода является его энергоэффективность. Благодаря возможности использования возобновляемой энергии, при помощи которой можно запитать светодиоды или просто посветить солнышком, процесс переработки становится более экологически чистым и эффективным.

Инновационная технология уже получила патент на фотокаталитический процесс, и команда ученых активно ищет партнеров для коммерциализации своего изобретения. Это открывает широкие перспективы для внедрения метода в промышленность и снижения негативного воздействия пластика на окружающую среду.

https://telegra.ph/Vmesto-plastikovyh-othodov-vodorodnoe-toplivo-09-15

​Физики смогли дольше наблюдать конденсат Бозе-Эйнштейна при помощи микроволн.

Конденсаты Бозе-Эйнштейна (БЭК) - уникальное состояние материи, предсказанное физиками Сатьендрой Натом Бозе и Альбертом Эйнштейном почти столетие назад. В этом состоянии отдельные частицы конденсируются в неразличимое целое при чрезвычайно низких температурах и низкой плотности. Создание и изучение БЭК позволяет получить макроскопический взгляд на микроскопический мир квантовой механики.

В 1995 году теоретические БЭК стали экспериментальной реальностью, что принесло Нобелевскую премию физикам, которые их создали. С тех пор лаборатории по всему миру, и даже в космосе, продолжают создавать БЭК для решения фундаментальных вопросов квантовой механики. Однако, все БЭК, созданные до сих пор, были составлены из атомов. Создание БЭК из молекул является гораздо более сложной задачей.

Молекулы требуют более низкой температуры, чтобы приблизиться к состоянию БЭК, и их стабильность должна быть поддержана достаточно долго для проведения экспериментов. В статье, опубликованной в журнале Nature Physics, команда Уилла представляет новый подход к созданию БЭК из молекул натрия-цезия. Они использовали микроволны, излучаемые специальной антенной, чтобы продлить срок жизни бозонного газа молекул с нескольких миллисекунд до более чем одной секунды. Это является важным первым шагом в охлаждении молекул до состояния БЭК.

Методика, использованная лабораторией Уилла, была предложена физиком-теоретиком Тийсом Карманом из Университета Радбауд в Нидерландах, который также участвовал в работе над статьей. Микроволны, которые используются в этом подходе, заставляют молекулы вращаться. Это создает экран, предотвращающий прилипание молекул друг к другу и потерю из образца. Удерживаемые на месте молекулы могут быть успешно охлаждены до очень низкой температуры.

Этот процесс можно сравнить с обдуванием горячей чашки кофе. После удаления верхнего слоя "горячих" молекул, оставшийся материал остывает. Аналогично, микроволны удаляют "горячие" молекулы, позволяя остальным охладиться. Это позволяет достичь температуры, необходимой для образования БЭК, и проводить эксперименты с молекулярными БЭК.

Этот новый подход к созданию молекулярных БЭК открывает возможности для дальнейших исследований и понимания квантовой механики. Он может привести к новым открытиям и применениям в различных областях, включая информационные технологии и квантовые вычисления.

DOI: 10.1038/s41567-023-02200-6

​Ну вот, квантовый процессор теперь можно поставить как обычный на что-то похожее на материнскую плату.

Квантовые компьютеры представляют собой потенциально революционную технологию, способную решать сложные вычислительные задачи гораздо быстрее, чем традиционные компьютеры. Они основаны на использовании квантовых свойств, таких как суперпозиция и квантовая запутанность, для обработки информации. Однако, чтобы эффективно использовать эти свойства, необходимо иметь надежные и точные способы управления и считывания состояний квантовых битов, или кубитов.

Одной из главных проблем, с которой сталкиваются исследователи в области квантовых компьютеров, является подключение классической электроники к квантовым системам. Кубитам требуются высокочастотные электромагнитные сигналы для управления и считывания их состояний. Традиционные системы генерации и захвата таких сигналов обычно сложны и дорогостоящие, что затрудняет масштабирование и коммерциализацию квантовых компьютеров.

Однако команда исследователей из кафедры физики и электронных систем IISc в Индии представила новое исследование, в котором они разработали масштабируемую квантовую систему управления и считывания (SQ-CARS) с использованием платы Xilinx RFSoC FPGA. Эта система объединяет функциональность традиционного оборудования на одной плате, что делает ее более компактной, доступной и удобной в использовании.

Команда исследователей провела ряд экспериментов, в которых они сравнили свою систему SQ-CARS с традиционной установкой. Результаты показали, что SQ-CARS успешно справилась с задачами управления и считывания состояний сверхпроводящих трансмонных кубитов. Она оказалась универсальной платформой, обеспечивающей высокую скорость, масштабируемость и доступность при работе с многокубитными устройствами в микроволновой области.

"SQ-CARS представляет собой значительный прогресс в разработке квантовых систем управления и считывания", - отметил один из авторов исследования, доцент кафедры физики IISc, Вибхор Сингх. "Эта разработка является первой в своем роде и открывает новые возможности для применения квантовых компьютеров в различных областях".

Исследование команды из IISc является важным шагом в развитии квантовых компьютеров и их интеграции с классической электроникой. Оно подтверждает потенциал FPGA-платформы для создания эффективных и масштабируемых систем управления квантовыми компьютерами. В будущем, такие разработки могут способствовать более широкому распространению квантовых компьютеров и их применению в различных сферах, включая науку, финансы, логистику и многие другие.

DOI: 10.1109/TIM.2023.3305656

Новый нанокатализатор для производства водорода, разработанный исследователями из Городского университета Гонконга, открывает новые перспективы в области производства водорода. Использование нанолистов дихалькогенида переходного металла (TMD) в качестве подложек для катализаторов открывает новые перспективы для производства водорода.

Одной из ключевых особенностей нового катализатора является его кристаллическая фаза TMD, которая играет важную роль в его активности и стабильности. Исследователи разработали инновационные методы получения высококачественных кристаллических материалов TMD с высокой фазовой чистотой. Это открывает новые возможности для использования наноматериалов TMD в различных областях, таких как оптоэлектроника, катализ, хранение энергии и сверхпроводимость.

Особый интерес вызывает катализатор на основе дисульфида молибдена (s-Pt/1T'-MoS2), который содержит одноатомно дисперсные атомы Pt. Этот катализатор прошел испытания и продемонстрировал высокую массовую активность и стабильность в водном электролизере. Это открывает новые перспективы для использования наноматериалов TMD в качестве эффективных носителей для катализаторов.

https://telegra.ph/Novyj-nanokatalizator-dlya-proizvodstva-vodoroda-09-15

​Трёхмерные процессоры ещё не продают. но охлаждение для них уже придумали!

Трехмерная электроника, состоящая из соединенных между собой вертикальных слоев микросхем, представляет собой новое поколение энергоэффективных высокопроизводительных устройств. Однако, как указано в исследовании "Микроструктурированные композиты BN с внутренними путями высокой теплопроводности для 3D-электронной упаковки" в журнале Advanced Materials, 3D-устройства страдают от проблемы перегрева из-за плотной упаковки компонентов, которая препятствует утечке тепла.

Одним из решений этой проблемы является использование теплорассеивающего материала, такого как гексагональный нитрид бора (BN), чтобы устройство оставалось холодным. Группа ученых под руководством доцента Наньяна Гортензии Ле Ферран из Школы машиностроения и аэрокосмической техники НТУ разработала метод, использующий магнитные поля для выравнивания и ориентации микроскопических частиц BN, чтобы отвести тепло от источников и предотвратить перегрев.

Исследователи начали с покрытия частиц BN оксидом железа, чтобы сделать их чувствительными к магнитным полям. Затем они суспендировали покрытые частицы в растворителе и использовали магнитное поле для выравнивания частиц в разных ориентациях. Они провели эксперименты, чтобы проверить способность различных конфигураций рассеивать тепло и обнаружили, что вертикально расположенные частицы наиболее эффективно передают тепло вверх. Ориентацию частиц также можно адаптировать для направления тепла вбок, например, когда частицы зажаты между двумя электронными компонентами, излучающими тепло.

Этот новый метод точного и легкого выравнивания и ориентации частиц BN предлагает новые решения для эффективного управления теплом мощных электронных устройств. В будущем, такая технология может быть применена для создания более эффективных систем охлаждения в трехмерной электронике, что позволит устройствам работать на более высоких производительностях без риска перегрева. Это открывает новые перспективы для развития более мощных и энергоэффективных устройств, которые могут применяться в различных областях, включая медицину, автомобильную промышленность, информационные технологии и другие.

DOI: 10.1002/adma.202205120

​Воздушное такси над Иерусалимом: будущее транспорта уже здесь

В среду город Иерусалим стал свидетелем уникального эксперимента, который может изменить будущее транспортной системы. Воздушное такси, разработанное китайской компанией, пролетело над городом, демонстрируя потенциал беспилотных летательных аппаратов для оказания транспортных услуг и решения проблем с пробками на дорогах.

Этот автономный летательный аппарат с электроприводом и белой кабиной способен преодолевать расстояние более 35 километров, что составляет более 20 миль. "То, что вы видите здесь, - это воздушное такси, которое в будущем сможет перевозить людей с места на место", - поделилась Даниэлла Партем, старший директор Израильского управления инноваций.

Израиль активно развивает программу дронов с 2019 года, в рамках Израильской национальной инициативы по дронам. Целью этой программы является создание воздушных такси для перевозки пассажиров и грузов с целью облегчения постоянных проблем с дорожным движением. За это время Израиль провел более 20 000 испытательных полетов дронов разных размеров, но только сейчас эксперимент стал известен широкой общественности.

Программа дронов, поддерживаемая инвестициями в размере 60 миллионов израильских шекелей (16 миллионов долларов США), получила поддержку как от государственных, так и от частных компаний. Благодаря этой программе несколько операторов смогут одновременно летать из одного и того же места, что открывает новые возможности для использования дронов в различных сферах.

"Итак, если вы хотите одновременно управлять медицинским дроном и доставлять еду, вы сможете это сделать", - пояснила Даниэлла Партем. Она также отметила, что это поможет создать экономически жизнеспособный рынок. Однако безопасность остается главным приоритетом для всех участников программы.

Либби Бахат из Управления гражданской авиации Израиля подчеркнула, что безопасность является первоочередной задачей. Она уточнила, что параметры безопасности должны учитывать дороги, здания и железные дороги, чтобы обеспечить безопасность не только людей на земле, но и пассажиров, которых эти воздушные такси будут перевозить в будущем.

Организаторы программы также отмечают, что после полного развития сеть дронов будет полезна для транспортировки медикаментов и других неотложных грузов. Это откроет новые возможности для сферы медицины и поможет обеспечить более эффективную доставку лекарств и медицинской помощи.

Воздушное такси над Иерусалимом - это лишь начало революции в транспортной системе. Беспилотные летательные аппараты обещают стать неотъемлемой частью нашей будущей мобильности, облегчая пробки на дорогах и повышая эффективность транспортных услуг. Израиль, благодаря своей национальной инициативе по дронам, становится пионером в этой области, и мы можем ожидать еще большего прогресса и инноваций в ближайшие годы.

​Словесная чепуха раскрывает ограничения чат-ботов с искусственным интеллектом.

В статье, опубликованной в журнале Nature Machine Intelligence, ученые провели интересное исследование, направленное на проверку различных языковых моделей. Они использовали сотни пар предложений и просили участников определить, какое из двух предложений звучит более естественно и вероятно в повседневной жизни.

Результаты исследования показали, что более сложные ИИ, основанные на нейронных сетях-трансформерах, работали лучше простых моделей рекуррентных нейронных сетей и статистических моделей. Это говорит о том, что сложные модели лучше отражают некоторые важные аспекты языка, которые простым моделям не хватает.

Однако, независимо от сложности моделей, все они допускали ошибки. Иногда ИИ выбирал предложения, которые для человеческого уха звучали как бессмыслица. Это указывает на то, что в вычислениях моделей что-то отличается от того, как люди обрабатывают язык.

Давайте рассмотрим пример пары предложений, которые были оценены и участниками, и ИИ. Первое предложение звучит как "Это история, которую нам продали", а второе - "Это неделя, когда ты умирал". Участники исследования считали, что первое предложение более вероятно, но модель BERT, одна из лучших моделей, считала второе предложение более естественным. С другой стороны, GPT-2, широко известная модель, правильно определила первое предложение как более естественное, соответствующее человеческим предпочтениям.

В итоге, все модели имели свои слепые пятна, где некоторые предложения, согласно моделям, были значимыми, хотя люди считали их бредом. Это показывает, что существуют определенные нюансы в обработке языка, которые моделям еще предстоит улучшить.

Таким образом, исследование подтверждает важность развития более сложных языковых моделей, которые могут лучше соответствовать естественному языку и предпочтениям людей. Однако, остается еще много работы, чтобы устранить слепые пятна и сделать модели еще более точными и надежными в своих оценках.

DOI: 10.1038/s42256-023-00718-1

Химики решили давнюю загадку науки о полимерах.

Ученые из Ливерпуля использовали механохимию для изучения того, как полимерная цепь в растворе реагирует на внезапное ускорение потока растворителя вокруг нее.

Это исследование, опубликованное в журнале Nature Chemistry и помещенное на обложку, отвечает на фундаментальный и технологический вопрос, который беспокоил ученых-полимерщиков последние 50 лет. С 1980-х годов исследователи пытались понять, как растворенные полимерные цепи реагируют на внезапное ускорение потоков растворителей, но их возможности были ограничены простыми моделями, которые не давали полного понимания поведения реальных систем.

Однако новое открытие ливерпульских химиков, профессора Романа Булатова и доктора Роберта О'Нила, не только даёт ответ на этот вопрос. но и имеет важное научное значение для нескольких областей физических наук. Оно также имеет практическое применение в реологическом контроле на основе полимеров, который используется во многих промышленных процессах, стоимостью в несколько миллионов долларов. Некоторые из таких процессов включают увеличение добычи нефти и газа, строительство трубопроводов на большие расстояния и производство фотоэлектрических элементов.

Профессор Роман Булатов отметил, что их открытие затрагивает фундаментальные и технические вопросы в науке о полимерах и потенциально может изменить наше нынешнее понимание поведения полимерных цепей в кавитационных потоках растворителей. Доктор Роберт О'Нил добавил, что их исследование демонстрирует, что прежнее понимание реакции полимерных цепей на внезапное ускорение потоков растворителя было слишком упрощенным для систематического проектирования новых полимерных структур и композиций. Это открытие позволяет эффективнее и экономичнее контролировать реологию в различных сценариях и получить более глубокое молекулярное понимание механохимии, вызванной потоком.

DOI: 10.1038/s41557-023-01266-2

Суперсверхскоростная камера с дифракционным затвором, разработанная исследователями из Национального института научных исследований (INRS) в Канаде, представляет собой инновационное устройство с высокой скоростью съемки и пространственным разрешением, которое доступно по более низкой цене, чем коммерческие сверхбыстрые камеры. Эта новая камера может быть использована в различных областях, таких как мониторинг доставки лекарств в реальном времени или высокоскоростные лидарные системы для автономного вождения.

Основанная на принципе сверхскоростного сканирования в реальном времени с помощью дифракционного управления (DRUM), эта камера предлагает возможность запечатлеть динамичные события со скоростью 4,8 миллиона кадров в секунду. Это достигается благодаря новому методу временного стробирования, известному как изменяющаяся во времени оптическая дифракция.

В отличие от обычных камер, которые используют затвор для контроля попадания света на датчик, камера DRUM создает семь кадров одновременно за счет расщепления входящего изображения. Это позволяет зафиксировать динамические процессы с высокой детализацией и точностью.

Такая технология имеет огромное значение для научных исследований, медицины и индустрии. Например, в научных исследованиях она может использоваться для изучения быстрых физических процессов, которые ранее были недоступны для наблюдения. В медицине эта камера может помочь в разработке более эффективных методов доставки лекарств, позволяя наблюдать и анализировать их воздействие в реальном времени. В индустрии она может быть применена для создания высокоскоростных лидарных систем, которые играют важную роль в развитии автономного вождения и безопасности на дорогах.

https://telegra.ph/Supersverhskorostnaya-kamera-s-difrakcionnym-zatvorom-09-18

​Квантовая запутанность, управляемая, многочастичная.

Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с исследователями из Университета Цинхуа и Университета Фудань сделали значительный прогресс в области подготовки и измерения масштабируемых многочастичных запутанных состояний. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, получила признание от Американского физического общества, которое опубликовало статью в журнале Physics Magazine под названием "Веха в развитии квантового компьютера с оптической решеткой".

Квантовая запутанность является фундаментальным явлением, которое лежит в основе квантовых вычислений. Возможности квантовых вычислений экспоненциально растут с увеличением числа запутанных кубитов. Поэтому подготовка, измерение и манипулирование крупномасштабными запутанными состояниями являются ключевыми задачами в области квантовых исследований.

Среди физических систем, используемых для реализации квантовых битов (кубитов), ультрахолодные атомные кубиты в оптических решетках обладают превосходной когерентностью, масштабируемостью и высокоточным квантовым управлением. Исследовательская группа USTC с 2010 года активно изучает многочастичные фазовые переходы, атомные взаимодействия и динамику распределения энтропии в оптических решетках. К 2020 году команда достигла точности запутанности в 99,3% с более чем 1000 парами запутанных атомов.

Эти исследования открывают путь к повышению точности атомной запутанности и возможности параллельного атомного управления, что заложит основу для создания еще более крупных многоатомных запутанных состояний и дальнейших исследований в области квантовых вычислений.

Однако, несмотря на значительные достижения, ученые столкнулись с определенными ограничениями. Одной из проблем является сохранение и стабильность запутанных состояний на больших временных и пространственных масштабах. Эти проблемы требуют дальнейшего исследования и разработки новых методов и технологий.

Исследования в области квантовых вычислений и запутанных состояний имеют огромный потенциал для применений в различных областях, включая криптографию, оптимизацию, моделирование сложных систем и многое другое. Квантовые компьютеры с оптическими решетками могут стать основой для развития новых вычислительных платформ, которые смогут эффективно решать сложные задачи, недоступные для классических компьютеров.

DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.073401

Изоляторы Мотта - это удивительные материалы, которые, несмотря на свою изоляционную природу, способны проводить электричество в некоторых условиях. Эти материалы содержат коррелированные электроны, которые могут образовывать необычные мультичастичные запутанные состояния.

Недавние исследования показали, что изоляторы Мотта могут проявлять свои необычные свойства уже при комнатной температуре. Один из таких материалов, оксид тербия индия (TbInO3), был выбран для более подробного изучения. Этот материал обладает треугольной структурой решетки и проявляет поведение квантовой спиновой жидкости.

Исследователи обнаружили, что TbInO3 обладает терагерцовой проводимостью, которая пропорциональна квадрату частоты света при комнатной температуре. Это открытие имеет важное значение, так как позволяет разработать теоретические интерпретации и объяснения для экспериментальных наблюдений. Одно из возможных применений этого изучения - создание отказоустойчивых квантовых компьютеров.

https://telegra.ph/Vrode-by-provodnik-a-okazyvaetsya--izolyator-i-pri-ehtom--kvantovaya-spinovaya-zhidkost-s-osobymi-svojstvami-09-19

​Сверхстабильная Zn-Mn батарея с высокой плотностью энергии.

Наномицеллярный электролит на водной основе, разработанный исследовательской группой под руководством профессора Яна Лифэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS), представляет собой новый подход к улучшению электрохимических характеристик водных ионно-цинковых батарей (АЗИБ). В статье, опубликованной в Журнале Американского химического общества, исследователи представили уникальную конструкцию наномицеллярного электролита, который может регулировать электрохимические свойства АЗИБ путем оптимизации его структуры.

Основное преимущество этого нового электролита заключается в использовании метилмочевины (Mu) и технологии самосборки для создания наномицеллярных кластеров. Эти кластеры инкапсулируют катионы и анионы, разделяя среду водно-растворительного раствора на гидрофильные и гидрофобные области. Такая структура блокирует последовательную сеть объемных водородных связей на водной основе, что приводит к реконфигурации локализованных водородных связей внутри мицелл и на их границе.

Электролит также содержит ZnSO4 и MnSO4, а ионы Zn2+ и Mn2+ могут контролируемо высвобождаться из наномицеллярных кластеров и равномерно осаждаться на поверхности электрода. Это способствует улучшению производительности батареи и предотвращает коррозию цинка, вызванную проникновением молекул воды. Кроме того, молекулы Mu вовлекаются в структуру оболочки растворителя ионов Zn2+/Mn2+, что способствует снижению количества молекул воды в этой структуре.

Результаты исследования показывают, что карбонильные группы на молекулах Zn2+/Mn2+ и Mu обладают более сильной связывающей способностью, что способствует более эффективному функционированию батареи. Этот новый наномицеллярный электролит представляет собой важный шаг в развитии конкурентоспособных и экологически чистых энергетических систем, таких как водные ионно-цинковые батареи.

DOI: 10.1021/jacs.3c07764

Новый термоэлектрик из никеля и золота.

Термоэлектрические материалы позволяют преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот. Недавние исследования показали, что никель и золото могут быть использованы для создания улучшенных термоэлектрических материалов.

Одним из ключевых показателей эффективности термоэлектрических материалов является коэффициент Зеебека, который определяет соотношение между термоэлектрическим напряжением и разницей температур. Исследования показали, что смешивание никеля, который обладает магнитными свойствами, с благородным металлом золотом может радикально изменить электронные свойства материала.

Сплавы никель-золото, полученные в результате такого смешивания, обладают рекордными значениями коэффициента термоэлектрической мощности. Это означает, что они могут эффективно преобразовывать тепло в электрическую энергию и наоборот, что делает их потенциально ценными для использования в различных областях, включая преобразование отработанного тепла в зеленую электроэнергию.

Однако исследователи не останавливаются на достигнутом и продолжают исследовать другие многообещающие кандидаты для термоэлектрических материалов без золота. Это связано с тем, что золото является драгоценным металлом и его использование может повысить стоимость производства таких материалов. Поэтому поиск альтернативных материалов, обладающих схожими или даже лучшими свойствами, является важной задачей для научного сообщества.

Одним из потенциальных кандидатов является биметаллический сплав на основе никеля и других магнитных металлов, таких как железо или кобальт. Исследования показали, что такие сплавы обладают перспективными термоэлектрическими свойствами и могут стать альтернативой никель-золотым сплавам.

https://telegra.ph/Dragocennyj-termoehlektrik-s-unikalnymi-svojstvami-09-19

​Новый синий органический светодиод

Разработка эффективных синих органических светодиодов (OLED) представляет определенные сложности из-за высокого напряжения, необходимого для их работы. Обычно синим OLED-дисплеям требуется напряжение около 4 В для достижения яркости 100 кд/м², что превышает напряжение литий-ионных аккумуляторов, используемых в смартфонах.

Однако недавно команда ученых из Токийского технологического института, Университета Осаки, Университета Тояма, Университета Сидзуока и Института молекулярных наук представила новое OLED-устройство с низким напряжением включения всего 1,47 В для синего излучения. Это достижение стало возможным благодаря использованию особых материалов в составе OLED.

В этом устройстве акцептором выступает 1,2-ADN (9-(нафталин-1-ил)-10-(нафталин-2-ил)антрацен), донором - TbPe (2,5,8,11-тетра-трет-бутилперилен), а флуоресцентной добавкой - TbPe. Этот OLED работает по механизму, называемому повышающим преобразованием (UC), где дырки и электроны инжектируются в донорный и акцепторный слои соответственно. Рекомбинация происходит на границе донор/акцептор, образуя состояние переноса заряда (CT). Важно отметить, что межмолекулярные взаимодействия на границе донор/акцептор играют ключевую роль в формировании состояния CT, и более сильные взаимодействия приводят к лучшим результатам.

В результате энергия состояния CT избирательно передается низкоэнергетическим первым триплетным возбужденным состояниям эмиттера, что приводит к излучению синего света. Это достигается путем образования высокоэнергетического первого синглетного возбужденного состояния через триплет-триплетный обмен энергии.

DOI: 10.1038/s41467-023-41208-7

​Как графен, только из молибдена.

Двумерные материалы, такие как графен, в последние годы привлекли большое внимание ученых своими удивительными свойствами. Теперь учёные из исследовательского центра Юлиха, Индийского технологического института в Патне и Австралийского университета Ньюкасла создали новый материал, который также принадлежит к классу двумерных материалов и обладает металлическими свойствами. Этот материал, названный "молибдененом", состоит всего из одного атомного слоя атомов молибдена.

Молибденен имеет сходные с графеном свойства, такие как сверхпроводимость и высокая прочность. Однако, в отличие от графена, молибденен является металлическим материалом. Это означает, что он обладает отличной электропроводностью и может быть использован в различных электронных устройствах.

Одно из самых интересных свойств молибденена заключается в его устойчивости к высоким температурам. В отличие от многих других двумерных материалов, молибденен не чувствителен к нагреву. Это делает его потенциально полезным для применения в высокотемпературных условиях, например, в электронике или энергетике.

Исследователи создали молибденен с помощью микроволновой печи, нагревая смесь сульфида молибдена и графена до очень высокой температуры. В результате этой реакции образовались тонкие слои молибдена, которые имеют форму конических "усов". Это уникальная структура, которая может иметь потенциальные применения в различных областях, включая электронику и квантовые технологии.

Молибденен, как и другие двумерные материалы, имеет большой потенциал для будущих научных и технологических разработок. Его уникальные свойства, такие как высокая электропроводность, прочность и устойчивость к высоким температурам, делают его привлекательным для использования в различных областях, от электроники до энергетики. Будущие исследования и разработки могут привести к новым инновациям и применениям этого удивительного материала.

DOI: 10.1038/s41565-023-01484-2

​Научное исследование, проведенное учеными из Института передовых технологий Университета Суррея (ATI), приближает массовое производство следующего поколения перовскитных солнечных элементов на шаг ближе. Эти элементы обладают потенциалом стать более дешевыми и легкими, что может привести к значительному прогрессу в области фотоэлектрических технологий.

Исследование, опубликованное в журнале Solar RRL, представляет новый подход к улучшению производительности перовскитных солнечных элементов. Ученые использовали наноразмерное «чернильное» покрытие из оксида алюминия на металлогалогенидном перовските, что привело к стабилизации падения выходной энергии, с которым ранее сталкивалась эта технология.

Ведущий автор исследования, Хашини Перера, отметил, что в прошлом оксиды металлов давали различные результаты в производительности перовскитных солнечных элементов. Однако исследователи обнаружили, что оксид алюминия может улучшить производительность и минимизировать потери эффективности во время кондиционирования перовскитных солнечных элементов. Этот нанооксид позволяет равномерно покрыть перовскитный материал органическими молекулами, которые самособираются на поверхности и улучшают производительность устройства.

Доктор Ималка Джаявардена из Института передовых технологий Университета Суррея подчеркнул, что ограничения производительности традиционных солнечных элементов стимулируют исследователей к изучению перовскита как следующей генерации солнечной технологии. Это особенно актуально в свете быстрого роста применения перовскитных элементов как на Земле, так и в космосе.

Профессор Рави Силва, автор-корреспондент ATI Университета Суррея, отметил, что затраты на солнечную энергию быстро снижаются, и более 80% всех новых мощностей по производству электроэнергии в мире основаны на возобновляемых источниках энергии. Разработка экономически эффективного подхода к масштабированию перовскитных солнечных элементов может помочь странам достичь своих целей в области чистой энергетики быстрее.

Эта технология является значимым шагом в развитии солнечной энергетики и открывает новые перспективы для использования перовскитных солнечных элементов в будущих технологиях. Он может способствовать развитию более доступных и эффективных солнечных панелей, что позволит нам увеличить долю возобновляемых источников энергии в нашей энергетической системе и двигаться к более устойчивому будущему.

DOI: 10.1002/solr.202300388