Из нетрадиционных лазерных лучей до более мощной волны воображения
Вот сцена: подозрительный пакет нашли в общественном месте. Полиция и очистить территорию. Вынуждены работать с расстояния и не в состоянии заглянуть внутрь, они опасаются самого худшего и решили взорвать пакет.
Новое исследование в университете Рочестера могут помочь власти в недалеком будущем будут лучше информированы в решении таких ситуаций и сделать это более безопасно. Работа с особым типом электромагнитной волны называемого терагерцового (Тгц)—это способен измерять и/или объектов воображения за барьерами, команда показала, что они могут обнаружить Тгц волны на расстоянии до 100 футов. В Тгц волны, созданные исследователями более чем в пять раз сильнее, чем то, что порождается более обычными средствами, что приводит их поверить, что Терагерцовые волны и изображение скрытых объектов—могут быть обнаружены на значительно большие расстояния в будущем.
Исследовательский проект был во главе с Канг Лю, аспирант кафедры оптики и хи-Ченг Жанг, М. Паркер Гивенс профессор оптики и директор Института оптики в сотрудничестве с группой из Греции, возглавляемая Tzortzakis Стелиос. Результаты были опубликованы в журнале оптика.
"Использование нетрадиционных лазерного луча в наш проект выходит за рамки научного любопытства", - сказал Чжан. "Это делает возможным дистанционное зондирование, химических, биологических и взрывчатых веществ с расстояния тупик."
Тгц волн, находящихся в диапазоне между СВЧ и инфракрасного диапазона электромагнитного спектра, может проникнуть через некоторые твердые объекты, непрозрачные для видимого света для создания изображения того, что скрыто от взгляда. В отличие от традиционных рентгеновских лучей, волн, без повреждения тканей человека. Все что делает Тгц волн перспективным инструментом для национальной безопасности и других правоохранительных органов. Но до Терагерцового диапазона можно широко использовать ряд препятствий нужно преодолеть, в том числе как сделать их более эффективными на больших расстояниях.
Одним из недостатков является то, что волны поглощаются молекулами воды в воздухе и значительно ослабить более дальние расстояния, что делает их вообще неэффективными. Одно из решений заключается в генерации Тгц волн вокруг цели, так что они только на короткое расстояние, чтобы поехать. Важно также, что эти волны интенсивно, ведь, как Лю отмечает, "чем сильнее терагерцовой волны, тем больше работы он может сделать".
Ключ к их результатам было использование определенного экзотических лазерного луча называемое кольцо-воздушный луч—генерация Тгц волны, что в 5,3 раза по энергии импульса Тгц волны созданы с помощью стандартных Гауссовых Пучков.
Обычные лучи света распространяются, как они путешествуют, но это не тот случай с кольцом-светлые лучи, которые Кривой к центру со всех точек.
Чтобы начать процесс, Лю направил лазерный луч на пространственный модулятор света (ПМС), который образован кольцевой воздушный луч. Как указывает название, луч круговой с полым центром. Вместо распространения как он проходит, луч рухнул внутрь, создавая сильно взволнован области свободных электронов, называется плазмой. Эти электроны, в свою очередь, генерируемого Тгц волны, который будет способен проникать в соседнем цели и отражая изображения или оказания жизненно важной химической информации о том, что скрывается.
"Когда цель предполагаемого взрывного устройства, важно, чтобы получить работу на безопасном расстоянии", - сказал Лю. "Мы считаем, что наш метод может помочь Тгц дистанционного зондирования из более 100 метров, обеспечивая более надежный и гибкий способ генерации Тгц удаленно."
позволил исследователям изменить размер кольца-воздушный луч и подстроить размеры из плазмы, которая создается. Следующий шаг, как Лю видит в том, чтобы манипулировать кольцо-воздушные балки для укрепления Тгц волны на большие расстояния
.
Исследователи квантовых вычислений уменьшить квантовой обработки информации ошибки
Квантовые вычисления остается таинственным и неуловимым много, но школы Витерби университета Южной Калифорнии инженерных изыскателей мог взять нас на один шаг ближе к приносить такие супер-устройств, на практике. ОСК Витерби школы инженерии и информатики Институт является домом для ОСК-Локхид Мартин квантового вычислительного центра (QЗК), супер-охлаждение, магнитно защищаемый объект специально построен для размещения первого коммерческого квантового оптимизации процессоров - устройств настолько продвинутые, что в настоящее время существует только два в использования вне канадской компанией D-Wave систем Инк. где они были построены: первый пошел ОСК и "Локхид Мартин", а второй NASA и Google.
Квантовые компьютеры кодировать данные в квантовые биты, или "кубиты", которые имеют возможность представлять две цифры один и ноль одновременно - в отличие от традиционных битов, которые могут внятно кодирования либо единица, либо ноль. Это свойство, называемое суперпозицией, наряду с возможностью квантовых состояний, "не вмешивается" (отменить или усилить друг друга, как волны в пруду) и "туннель" через энергетические барьеры, что может однажды привести квантовые процессоры , чтобы, в конечном счете, проводить оптимизацию вычислений гораздо быстрее, чем это возможно с использованием традиционных процессоров.
Проблемы оптимизации могут принимать различные формы, и квантовые процессоры были теоретически быть полезным для различных методов машинного обучения и больших данных, как портфель акций оптимизации, распознавания образов и классификации, а также выявления отклонений. Но именно из-за экзотическим способом, в котором квантовые компьютеры обрабатывают информацию, они очень чувствительны к ошибкам разного рода. Когда такие ошибки происходят, они могут стереть любые квантовые вычислительные преимущества. Поэтому разработка методов преодоления ошибок имеет первостепенное значение в стремлении продемонстрировать "квантовое превосходство".
В новой статье, исследователи usc Вальтера Винчи, Albash Тамим, и Даниэль Лидар выдвинул схему, чтобы минимизировать ошибки. Их решение описано в статье "вложенные квантового отжига коррекции", опубликованной в журнале природа квантовой информации направлена на сокращения и исправления ошибок, связанных с отоплением, типа ошибки, которая является общей и особенно губительно в квантовой оптимизаторов. Просто охлаждать квантовый процессор дальше не представляется возможным, поскольку специализированных разбавления холодильник, который держит его уже здорово работает на своем пределе, при температуре примерно в 1000 раз холоднее, чем космос.
Винчи, Albash и Лидар разработан новый способ, чтобы подавить отопление ошибки, которые они называют "вложенными квантового отжига коррекции". Путем соединения вместе нескольких кубитов на D-волна два ТМ квантовым оптимизатором, без изменения аппаратной части устройства, эти кубиты эффективно действовать как один кубит, который испытывает более низкую температуру. Чем больше кубитов связано, тем ниже температура испытал, и таким образом исследователи могут минимизировать влияние нагрева в качестве источника шума или ошибки.
Кроме того, эта схема вложения не только на платформах, таких как процессор D-волны, на которых он был испытан, но и на других будущих квантовых устройствах оптимизации с различными аппаратными архитектурами. Исследователи считают, что эта работа является важным шагом в устранении узких мест для масштабируемых квантовых реализаций оптимизации.
"Наша работа является частью масштабных усилий научного сообщества, направленных на раскрытие потенциала квантовой обработки информации, который, мы надеемся, может в один прекрасный день превзойти своим классическим аналогам," QЗК Научный руководитель, и ОСК Витерби профессор Даниэль Лидар сказал.
.
Эксперименты указывают на чипы памяти в 1000 раз быстрее современных
Кремниевые чипы памяти бывают двух видов: энергозависимая память, такая как RAM компьютера, что теряет данные при выключении питания, а энергонезависимой флэш-технологий, которые хранят информацию даже после того, как мы отключили наши смартфоны.
В общем, летучие память намного быстрее, чем энергонезависимой памяти, поэтому инженеры часто баланс скорости и удержания при выборе лучшей памяти для задач. Вот почему медленнее флеш-памяти используется для постоянного хранения. Скоростной оперативной памяти, с другой стороны, работает с процессорами для хранения данных во время вычислений, поскольку он работает на скорости измеряются в наносекундах, или миллиардных долей секунды.
Теперь Стэнфордский исследований показывает, что в основе новой технологии памяти на основе нового класса полупроводниковых материалов, может обеспечить лучшее из обоих миров, хранить данные постоянно, позволяя определенных действий до тысячи раз быстрее, чем сегодняшние устройства памяти. Новый подход может также быть более энергоэффективными.
"Эта работа является фундаментальной, но перспективным", - сказал Аарон Линденберг, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Стэнфорде и фотонных наук в Национальной Ускорительной лаборатории slac. "Тысячекратное увеличение скорости в сочетании с более низким расходом энергии указывают путь в сторону будущих технологий памяти, которая может далеко превосходят все ранее продемонстрировали".
Линденберг возглавил 19-член команды, включая исследователей на ускорителе slac, который подробно свои эксперименты в физической Обзор писем.
Их выводы позволяют по-новому взглянуть на экспериментальные технологии памяти на фазовых переходах.
Сегодня чипы памяти обычно на основе кремниевых технологий, эффективное переключение потоков электронов и выключается, представляющие нули и единицы, которые управляют цифровой программного обеспечения. Но исследователи продолжают поиск новых материалов и процессов, которые потребляют меньше энергии и требуют меньше места, чем кремний решений.
Изменение фазы памяти-одна из возможных технологий следующего поколения. Ученые знали в течение некоторого времени, что некоторые материалы имеют гибкую атомные структуры, которые предлагают интересные электронные возможности.
Например, изменение фазы материалов может существовать в двух различных атомных структур, каждая из которых имеет различные электронные состояния. Кристаллическая или заказать, атомной структуры, позволяет поток электронов, в то время как аморфное, или неупорядоченной, структура тормозит электронных потоков.
Исследователи разработали способы флип-флоп структурных и электронных состояний этих материалов – меняя свои фазы от нуля до девяти и обратно – за счет применения коротких всплесков тепловую энергию, отпускаемую электрически или оптически.
Изменение фазы материалов являются привлекательными, как технологии памяти, поскольку они сохраняют в зависимости от электронного состояния соответствует их структуре. После того, как их атомов или флип-флоп, чтобы сформировать один или ноль, материал сохраняет эти данные до другой энергетический толчок приводит к изменению. Это способность удерживать хранятся данных памяти на фазовых переходах энергонезависимой как на Кремниевой основе флэш-памяти в смартфонах.
Но постоянное хранение только один необходимый атрибут. Следующее поколение технологии памяти также нужно выполнить определенные операции быстрее, чем нынешние чипы. С помощью очень точных измерений и измерительных приборов, исследователи стремились продемонстрировать скорость и энергетический потенциал фазы-изменение технологии – и то, что они обнаружили обнадеживающий.
"Никто никогда не был в состоянии исследовать эти процессы на такое быстрое время-весы прежде," сказал Линденберг.
Новое исследование сфокусировано на невообразимо короткий промежуток времени, когда началась аморфной структурой для переключения в кристаллических, когда цифровой ноль стала цифровой. Этот промежуточный этап – когда заряд проходит через аморфную структуру, как в Хрустальном – известен как "аморфной о".
При наличии сложной системы обнаружения, исследователи Стэнфордского тряхнуло небольшого образца аморфного материала в электрическом поле сравнимых по силе с ударом молнии. Их приборы засекли, что аморфно-на инициирование флип от нуля до единицы – произошел менее чем через пикосекундных после того, как они применяются толчок.
Чтобы понять краткость пикосекунду, это примерно то время, которое потребуется на луч света, путешествия в 186,000 миль в секунду, чтобы пройти через две бумажки.
Показывает, что изменение фазы материалов могут быть преобразованы от нуля до единицы при возбуждении пикосекундным говорит о том, что эта новая технология может хранить данные во много раз быстрее, чем кремний оперативной памяти для задач, требующих памяти и процессоров работают вместе для выполнения вычислений.
Пространство всегда принимается во внимание при проектировании и предыдущие эксперименты показали, что изменение фазы технология имеет потенциал, чтобы упаковать больше данных в меньшем пространстве, выгодно плотности хранения.
Принимая во внимание энергии, исследователи говорят, что электрическое поле, которое вызвало изменение фазы было такой короткий срок, что указывает на процесс хранения, которые могут стать более эффективными, чем сегодняшние кремниевых технологий.
Наконец, хотя этот эксперимент не установить точно, сколько времени потребуется, чтобы полностью перевернуть атомную композицию от аморфной до кристаллической или обратно, эти результаты позволяют предположить, что изменение фазы материалов может проанализировать сверхбыстрой памяти делами и постоянной памяти в зависимости от длительности теплового возбуждения спроектирован, чтобы оставаться внутри материала.
Осталось еще много работы, чтобы превратить это открытие в функционирования систем памяти. Тем не менее, для достижения такой скорости, используя низкоэнергетический метод переключения на материал, который может хранить больше информации в меньшем пространстве говорит о том, что изменение фазы технология имеет потенциал революционизировать хранения данных.
"Новые технологии, которые демонстрируют тысячекратное преимущество перед действующей технологии является убедительным", - сказал Линденберг. "Я думаю, мы показали, что изменение фазы заслуживает дальнейшего внимания".
.
