Фізики створили першу захищену квантову Мережу
Фізики з Європи та США створили першу у світі квантову Мережу, що дозволяє обмінюватися захищеною інформацією в локальній Мережі, пише журнал Nature.
Складена зі 64 вузлів локальна Мережа дозволяє обмінюватися інформацією, не побоюючись можливого зламу.
Надійність квантових Мереж забезпечується за рахунок принципу невизначеності Гейзенберга, який не дозволяє зчитувати інформацію з каналу даних "третьому зайвому".
Група фізиків під керівництвом Бернда Фреліха з Дослідницького центру компанії Toshiba в Кембриджі вперше змогла організувати велику квантову Мережу зі 64 вузлів, створивши особливий "розщеплювач", що дозволяє ділити ресурси найдорожчої частини Мережі - фотонного детектора - між усіма її вузлами .
Такий підхід дозволяє помітно скоротити витрати не тільки на складання детекторів, а й оптоволоконні з'єднання та інші "дублювальні" частини Мережі, прокладання яких вимагає часу і фізичного простору. Швидкість передачі даних у створеній фізиками Мережі склала 300 кілобіт за секунду.
За словами дослідників, їхній винахід може бути вирішенням однієї з принципових проблем квантового шифрування - значного ускладнення архітектури Мережі при додаванні нових вузлів, що робило неможливим спорудження великих Мереж.
Крім того, можливість використовувати те ж оптоволокно, що і в звичайних локальних Мережах, дозволить швидко розгортати такі Мережі, зазначають фізики.
Зазначимо, нещодавно вчені з Лос - Аламоської національної лабораторії (штат Нью-Мексико), якою керує Міністерство енергетики США , повідомили про існування робочого прототипу обчислювальної Мережі, заснованої на квантовій механіці.
За словами керівника групи дослідників Чада Міркіна, їхній пристрій можна буде використовувати в побуті.
Група фізиків під керівництвом Цзюна Йє (з університету штату Колорадо в місті Боулдер (США) змогла охолодити молекули до температури у декілька мілікельвінів, розробивши спеціальну пастку, що дозволяє видаляти найбільш гарячі молекули з посудини.
Американські фізики створили принтер мікросхем
Фізики з Північно-Західного університету у місті Еванстон створили настільний “принтер” мікросхем, який дозволяє “друкувати” складні напівпровідникові прилади та наноструктури, пише журнал Nature.
За словами керівника групи дослідників Чада Міркіна, їхній пристрій можна буде використовувати в побуті.
"З нашим принтером вам не доведеться бути мільярдером і вкладати свої гроші в інструменти, і ви відразу зможете конструювати будь-які прилади і використовувати їх на місці. Вам не доведеться створювати маску або шаблон для кожної його нової версії. У випадку з нашим принтером, ви просто змушуєте промені лазера "танцювати" по кремнієвій пластині і створювати той "малюнок", який вам потрібен", - зазначив Міркін.
Винахід ґрунтується на технології літографії "променевого пір'я", ключовим елементом якої є лазерні мікровипромінювачів.
Фізики навчилися розбивати такі промені на тисячі окремих потоків за допомогою системи мікродзеркал і використовувати їх для видалення "непотрібних" частин на кремнієвій пластині.
За словами розробників, їхній прилад дозволяє швидко виготовляти прототипи мікросхем та інших видів наноструктур будь-яких розмірів. Крім того, він не потребує виготовлення дорогих масок і шаблонів, що значно скорочує витрати на розробку і "друк" таких мікросхем.
Використовуючи цю методику вчені зібрали прототип "принтера" мікросхем, що вміщається на письмовому столі і не відрізняється за габаритами від звичайних пристроїв для друку.
За оцінками вчених, перші комерційні версії таких принтерів з'являться через 2-3 роки.
Нагадаємо, у червні минулого місяця військово-морські сили США повідомили про те, що цього року запустять у Норфолку експерементальний центр тривимірного друку
. Нова розробка привернула увагу військових потенціалом швидкого і дешевого створення унікальних ливарних форм і моделей кораблів для гідродинамічних тестів.Фізикам вперше вдалося охолодити молекули до близьконульової температури
Дослідники із Франції та Америки створили нову методику випарного охолодження, за допомогою якої можна охолодити окремі молекули до температури, яка лише на 5 мілікельвінів перевищує значення абсолютного нуля.
Група фізиків під керівництвом Цзюна Йє (з університету штату Колорадо в місті Боулдер (США) змогла охолодити молекули до температури у декілька мілікельвінів, розробивши спеціальну пастку, що дозволяє видаляти найбільш гарячі молекули з посудини.
Суть цього процесу полягає в тому, що під час охолодження найгарячіші і найрухливіші молекули рідини відриваються від неї і перетворюються на пару. Причому пару необхідно постійно видаляти з посудини, щоб попередити можливе зворотне з'єднання молекул.
Складність для дослідження полягала в тому, що молекули поводяться набагато складніше, ніж атоми, через що вченим раніше не вдавалося остудити їх до близьконульової температури.
Для виконання цього завдання вчені створили пристрій, який у змозі керувати поведінкою окремих груп молекул із заданою температурою та енергією. Він є набором із декількох досить потужних, але мініатюрних мікрохвильових випромінювачів, потужність і напрямок променя яких можна тонко регулювати.
Таким чином прилад є молекулярною "пасткою", що утримує на місці молекули з низькою енергією і дозволяє випаровуватися часткам із відносно високою температурою. Поступово зменшуючи поріг температури, вчені тим самим знижують температуру зразка доти, доки вона не досягне близьконульового значення.
Демонструючи механізм функціонування "пастки", вчені охолодили понад мільйон молекул гідроксил-радикала до температури 5 мілікельвінов.
Як зазначають дослідники, подальше вдосконалення пастки дозволить їм охолодити молекули до температури в 1 мілікельвін або навіть нижче. Йє та його колеги припускають, що в такому випадку ОН-радикали будуть вести себе як єдина супермолекула, вивчення якої допоможе зрозуміти, як відбуваються хімічні реакції, і як їх можна контролювати.
Раніше німецькі фізики з'ясували, що швидкість згортання ДНК-орігамі залежить від спеціально підібраного діапазону температур.
Як зазначають його творці, матеріал можна буде використовувати як основу для синтетичної шкіри.
Фізики створили синтетичну шкіру зі здатністю до регенерації
У США фізики розробили надгнучкий матеріал, який здатний самостійно заліковувати подряпини та порізи, а також може розпізнавати дотики.
Як зазначають його творці, матеріал можна буде використовувати як основу для синтетичної шкіри.
"До нашої роботи, було складно навіть уявити, що ми зможемо створити настільки гнучкий і матеріал, який добре проводить електрику, здатний заліковувати порізи та подряпини. Свіжий поріз "загоювався" на цій шкірі за кілька секунд. Навіть людська шкіра загоюється за кілька днів. Загалом, я думаю, що це дуже круто", - зазначають представники Школи інженерної справи при Стенфордському університеті (США).
Група фізиків під керівництвом Чженань Бао зі Стенфордського університету вже кілька років намагається відтворити головні властивості шкіри - гнучкість, міцність, високу чутливість та здатність до загоєння травм - у штучному матеріалі.
У новій роботі автори статті вирішили "навчити" штучну шкіру найскладнішій властивості її живої прародительки - здатності до самолікування.
Бао та її колеги вирішили ці проблеми за допомогою двох головних компонентів - особливого вуглеводневого полімеру та нанопорошків з нікелю. За словами вчених, вуглеводневі ланцюжки володіють відразу декількома корисними властивостями - вони дуже гнучкі та рухливі за своєю природою, що необхідно для самолікування шкіри, а також непогано проводять електричний струм.
Вчені виготовили тонкий лист із суміші полімеру та наночастинок нікелю і перевірили, як він буде реагувати на порізи.
Під час дослідження виявилося, що матеріал може самостійно загоювати рани практично за кілька секунд після стиснення його сторін. Рана повністю заліковується вже через 30 секунд.
Бао та її колеги вважають, що нова версія синтетичної шкіри буде "відчувати" навіть такий невелике тиск, який виникає під час рукостискання.
Дослідники вважають, що їхній винахід приверне увагу медиків та інших вчених, що розробляють протези ніг та рук, у найближчому майбутньому.
За їхніми словами, сфера застосування цього матеріалу цим не обмежується - прозора і версія шкіри, що розтягується, може бути пристосована для роботи як сенсор для екранів мобільних пристроїв та іншої техніки.
Нагадаємо, що у липні поточного року інженери створили чутливий сенсор дотиків, який здатний розрізняти тиск, зсув та кручення.
Він може знайти застосування в конструкції акумуляторних батарей майбутнього, а також у різних амортизаційних пристроях.
США: створено найлегший штучний матеріал на світі
Американські фізики та інженери створили найлегший на планеті штучний матеріал.
Він складається з ґратки, утвореноїих найтоншими металевими трубками. Цей матеріал у 100 разів легший за пінопласт і має надзвичайно високою здатність поглинати енергію.
Він може знайти застосування в конструкції акумуляторних батарей майбутнього, а також у різних амортизаційних пристроях.
Група дослідників з університету Каліфорнії в Ірвіні, лабораторії HRL і Каліфорнійського технологічного інституту опублікувала повідомлення про новий матеріал в журналі.
"Найважчим виявилося створення мікроґратки з переплетених порожнистих трубок, що мають товщину стінок в тисячу разів меншу за товщину людської волосини", - говорить провідний автор доктор Тобіас Шедлер.
Отриманий матеріал має густину всього 0,9 міліграма на кубічний сантиметр. Для порівняння, густина кремнієвих аерогелів, які досі вважалися найлегшими в світі матеріалами, становить 1,0 мг/куб.см.
Металеві мікроґратки залишають їх позаду, бо вони складаются на 99,99% з повітря. Дослідники вказують, що міцність цього матеріалу пояснюється його впорядкованою структурою.
На відміну від нього, аерогелі і металізована піна мають аморфну структуру. Це означає, що вони мають менші міцність, пружність і здатність поглинати енергію, ніж ті вихідні матеріали, з яких вони утворені.
Вільям Картер, учасник цього проекту з лабораторії HRL, порівняв новий матеріал з більшими конструкціями з низькою густиною.
"Сучасні будівлі - наприклад, Ейфелева вежа або міст Золоті ворота в Сан-Франциско - також мають величезну міцність і низьку вагу завдяки своїй архітектурі, - говорить він. - Ми застосували цей принцип у сфері наноконструювання нових матеріалів".
При випробуваннях ці мікроґратки піддавали механічному стисканню до половини свого об'єму. Після усунення навантаження матеріал відновлювався до 98% свого початкового обсягу і форми. Після першого такого впливу матеріал ставав менш міцним і пружними, але подальші навантаження практично не погіршували його властивості.
"Цей матеріал насправді стає все им у міру зменшення розмірів мікроґратки, - заявив учасник проекту Лоренцо Валдевіт. - Якщо поєднати цю властивість з можливістю змінювати архітектуру мікроґратки, то ми отримаємо унікальний клітинний матеріал".
Інженери вважають, що цей матеріал, який поки не має назви, може знайти застосування як основа для каталізаторів з великою площею поверхні, електроди для акумуляторних батарей або поглинач ударів, звукових коливань і вібрацій.
