Покупки к Праздникам и не только...                  Осваиваем аукцион eBay

---

Международная команда ученых построила первый в своем роде квантовый компьютер в алмазе, который имеет защиту от декогерентности - шума, который препятствует нормальному функционированию компьютера, что неизбежно при воздействии внешней среды

Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, которое работает на принципах квантовой механики. До сих пор были созданы лишь ограниченные варианты реального подобного устройства. Основная проблема создания квантового компьютера была связана с декогерентностью, сегодня ученым удалось решить эту проблему.

В многонациональную команду исследователей вошли профессор Даниэль Лидэр и постдокторант Жихуи Ванг из Южнокалифорнийского университета, а также исследователи из Дельфтского технологического университета в Нидерландах, Университета штата Айова и Калифорнийского университета. Результаты их работы опубликованы в журнале «Nature».

Алмазная квантовая компьютерная система команды состоит из двух кубитов (кубит – это квантовый разряд, самый малый элемент, который хранит информацию в квантовом компьютере), произведенный из субатомных частиц – спинов ядра азота и электрона.

В противоположность традиционным компьютерным битам, которые могут четко кодировать «1» или «0», кубиты могут одновременно кодировать и «1», и «0». Это свойство называется суперпозицией, которое, наряду со способностью квантовых состояний «прокладывать туннель» через энергетические барьеры, однажды позволит квантовым компьютерам выполнять вычисления намного быстрее, чем способны традиционные компьютеры.

Алмаз, используемый исследователями, как и все алмазы, имеет примеси помимо углерода. Чем больше примесей в алмазе, тем менее он ценен с ювелирной точки зрения, потому что в этом случае затуманивается кристалл. Тем не менее для команды исследователей примеси представляли наибольший интерес.



Ядро азота стало первым кубитом, а электрон - вторым. Хотя правильнее сказать, что в качестве кубита использовался спин каждой из этих субатомных частиц.

Электроны меньше, чем ядро, и работают значительно быстрее (делают больше квантовых вычислений), но также значительно быстрее подвергаются декогерентности. Кубит, основанный на ядре азота, благодаря большему размеру, является более устойчивым к внешним воздействиям, но медленнее работает.

Хотя квантовые компьютеры уже существуют, этот первый, который использует микроволновой импульс для того, чтобы непрерывно направлять спин электрона.

«Это немного напоминает путешествие во времени», - сказал Даниэль Лидэр, потому что постоянный контроль направления спина электрона устраняет несогласованность в движении, так как кубиты постоянно стремятся вернуться в первоначальное положение.

Команда смогла продемонстрировать, что система, основанная на алмазе, действительно работает квантовым способом, так как результаты экспериментов практически соответствовали «алгоритму Гровера». Алгоритм был написан Ловом Гровером в 1996 году - он показывает, как должно работать квантовое вычисление – это алгоритм нахождения решения уравнения в неструктурированном каталоге.

Тест – это поиск имени в неструктурированной базе данных, когда известен только номер телефона. По случайности, конечно, можно найти имя с первой попытки, но, возможно, придется перерыть всю книгу, чтобы его найти. Скажем, если не учитывать параметр времени, в среднем, вы нашли бы имя, которое искали, после просмотра половины телефонной книги. Математически это может быть выражено так: вы нашли бы правильный ответ при попытке X/2, если X – вся телефонная книга, которую нужно просмотреть. Так, если удвоить телефонную книгу по количеству номеров, вы найдете правильный телефон, в среднем, со второй попытки.

Квантовый компьютер, используя свойства суперпозиции, может сделать правильный выбор значительно быстрее. Математика его сложная, но в практическом смысле квантовый компьютер, который ищет в хаотичном списке, будет находить правильный ответ с первой попытки.

Хоть новый компьютер и несовершенный, он делал правильный выбор с первой попытки приблизительно в 95 процентах случаев - достаточно, чтобы доказать, что он работает квантовым способом.

  Покупки к Праздникам и не только...                  Осваиваем аукцион eBay

---

Evacuated Tube Transport – технология перемещения по вакуумной трубе (ETT) – новая разновидность системы транспортировки - безопасная, невероятно быстрая и энергосберегающая

Представьте две трубы под землей или над землей, идущие в двух направлениях. В этих трубах нет воздуха, значит нет сопротивления. Пассажирские кабины, похожие на кабины в самолете (рассчитанные на 2-8 человек), перемещаются по трубе на тонких стальных колесах или на магнитной подвеске (маглев) практически без трения. Значительная часть энергии, используемой, чтобы разогнать капсулу, возвращается в сеть, когда капсула начинает «торможение», так как это осуществляется с помощью обычного электрического двигателя/генератора.

Благодаря эффективности ETT, транспортировка будет довольно дешевой, менее четверти от средней платы за проезд обычным способом, включая авиапутешествия. Если продолжить сравнивать ETT с самолетом, стоит упомянуть о безопасности – автоматизированный вакуумный поезд фактически исключает возможности столкновения. Кроме того, ETT работает независимо от погодных условий.



ETT имеет преимущества с точки зрения экологии. Строительство ETT приносит на 95% меньше вреда окружающей среде, чем строительство шоссе, так как при этом используется значительно меньше ресурсов. За один километр вакуумный поезд, по расчетам, выбрасывает от 0% до 2% от парниковых газов, которые выходят с выхлопами автомобилей и самолетов. Вакуумный поезд никак не повредит флоре или фауне, так как трубы не будут ощутимо пересекаться с природой – перерезать леса, блокировать естественные водохранилища, препятствовать свободной миграции животных и т. д. Система ETT долговечна, таким образом, требуется минимальное обслуживание, и, следовательно, производственные отходы также малы. ETT может использовать возобновляемые, не загрязняющие окружающую среду источники энергии – солнечные, ветряные или гидроэлектрические.

Поездка на ETT будет похожа на приятное путешествие в очень тихом самолете. В зависимости от преодолеваемого расстояния, скорость ETT может достигать 600 км/ч для междугородних поездок, если речь идет о международном путешествии, скорость может развиваться до 6500 км/ч, что позволило бы добраться из Вашингтона в Пекин за 2 часа. Не понадобится часами стоять в огромном аэропорте, терминалы будут представлять собой аккуратные маленькие станции.



Инженеры предлагают строительство маленькой тестовой системы ETT для перевозки документов, а затем можно приступить к разработке системы для транспортировки людей. Строительство подобной испытательной системы в пределах пары километров в длину заняло бы приблизительно 6 месяцев и стоило бы меньше миллиона долларов.

Специалисты говорят, что стоимость ETT может составить приблизительно 50% от стоимости четырехполосной автомагистрали, а стоимость обслуживания труб составит менее 20%. Вместимость ETT превысит вместимость автомагистрали на 8 полос в каждом направлении. Вакуумный поезд будет поглощать 0,2% энергии, которая затрачивается на обеспечение работы автомобилей и самолетов.

Так же как поезда и самолеты, ETT будут грузовыми и пассажирскими.



После того как система будет окончательно разработана и испытана, строительство быстро распространится по всему миру. Так как система рациональна в использовании энергии и материалов, путешествие будет иметь низкую стоимость, и значит будет популярно. В конечном счете, все в мире смогут использовать технологию.

В 1900 году менее одного процента всех людей в мире имели возможность увидеть автомобиль. К 1935 году девяносто девять процентов средств передвижения в пределах городов стали составлять автомобили. Сегодня люди более привычны к изменениям в области технологий. Вполне возможно, что все мы сможем наслаждаться дешевым кругосветным путешествием меньше чем через 10 лет.



Высока вероятность того, что первая вакуумная дорога будет построена в Китае. Дэрил Остер, владелец компании ET3.com, которая занимается проектированием систем скоростного сообщения, уже давно сотрудничает с учеными из Китая. Остер продает лицензии, стоимостью в 100 долларов, которые позволяют использовать его интеллектуальную собственность. Эта система, по мнению автора, привлечет всех заинтересованных и позволит быстрее осуществить разработку вакуумного поезда. Благодаря этому многие специалисты в области физики из разных китайских и японских университетов, которые занимаются в том числе и магнитной левитацией, заинтересовались проектом.

Есть информация, что в Китае разработка нескольких прототипов ETT идет уже несколько лет.

  Покупки к Праздникам и не только...                  Осваиваем аукцион eBay

---

Вместе с выходом последнего поколения ноутбуков Apple MacBook Pro появилась совершенно новая технология связи под названием Thunderbolt



Итак, давайте вместе попробуем разобраться, что же такого революционного принесла с собою эта новинка разработки Intel, что Apple поспешила сделать ее флагманской опцией новой линейки собственных лэптопов.

Что такое Thunderbolt?

Thunderbolt (кодовое имя Light Peak) – это новая технология для подключения периферийных устройств, которая была создана Intel при поддержке Apple. В одном соединительном кабеле скомбинирована передача данных и питания подключаемых устройств.

Thunderbolt, который построен на базе архитектуры PCI Express и DisplayPort, позволяет устанавливать высокоскоростное подключение для периферийных устройств, таких как жесткие диски, RAID массивы, устройства для видеозахвата, сетевые интерфейсы, может передавать видео высокой четкости с использованием протокола DisplayPort. Каждый порт Thunderbolt может полностью обеспечивать периферию с потребляемой мощностью до 10 Вт.

Каким образом здесь задействована архитектура PCI Express?

PCI Express – это высокоскоростная шина для передачи данных между многими компонентами современного компьютера, как то процессор, видеоадаптер или жесткий диск. PCI Express позволяет устройствам передавать данные «напрямую», без каких-либо задержек. Так как Thunderbolt построен на базе PCI Express, он предоставляет прямое подключение к контроллеру шины, что отчасти и является причиной такой впечатляющей производительности интерфейса Thunderbolt.

Насколько он быстр на самом деле?

В теории это молниеносный интерфейс. Один канал Thunderbolt может обеспечивать скорость передачи данных до 10 гигабит за секунду (Гбит/с), а каждый из портов Thunderbolt включает сразу 2 канала. Thunderbolt также является синхронным интерфейсом, а это значит, что в один момент времени он может принимать и передавать данные одновременно. Даже если учитывать, что реальная скорость передачи данных составляет около 8 Гбит/с, Thunderbolt все равно во много раз быстрее FireWare 800 и USB 3.0.

Он также значительно быстрее портов eSATA, присутствующих на многих Windows-ПК.

Конечно же, как и в случае с каждым из вышеуказанных высокоскоростных интерфейсов, реальная скорость каждого из подключенных периферийных устройств будет намного ниже благодаря ограничениям контроллеров самих устройств. К примеру, большинство жестких дисков ограничены в скорости на уровне 3 Гбит/с, и даже накопители SATA 3 не позволят передавать данные быстрее теоретических 6 Гбит/с. Кроме того, устаревшее и очень медленное периферийное устройство, подключенное в середину цепи, может негативно сказаться на общей пропускной способности высокоскоростного устройства, подключенного после него (вариант с неправильным подключением, детальнее на схеме).

Какие преимущества у Thunderbolt перед существующими интерфейсами – FireWire, USB, eSATA, и т.д.?

Очевидно, что наибольшим преимуществом Thunderbolt является его скоростные показатели. Но что еще важно — этот интерфейс поддерживает передачу данных видео- и аудиосигнала, а также осуществляет питание подключенных устройств, поэтому пользователю достаточно будет иметь единственный кабель, чтобы подключить любое периферийное устройство к порту Thunderbolt.

Является ли Thunderbolt развитием старой технологии Apple Display Connector (ADC)?

Хотя идея двух интерфейсов похожа, но это утверждение не верно. Да, Thunderbolt позволяет передавать аудио- и видеосигнал, однако он не обеспечивает достаточной мощности, чтобы запитать большой монитор. Порт ADC может обеспечивать питание мощностью до 100 Вт и в это же время передавать аудио, видео и данные через USB. С другой стороны, ADC требует наличия специальной и весьма недешевой видеокарты, в то время как Thunderbolt использует стандартный Mini DisplayPort.



Какой физический порт нужен для использования Thunderbolt?

Thunderbolt использует разъем, который полностью совместим со стандартным Mini DisplayPort; такая конструкция применяется на всех Macintosh последнего поколения. На самом деле новейшие MacВook включают в себя только Thunderbolt и у них нет отдельного Mini DisplayPort.

Насколько качественно Thunderbolt передает аудио- и видеосигнал в сравнении с DisplayPort?

Каждый Thunderbolt включает в себя соединение через DisplayPort и PCI Express, а это значит, что он может передавать видео и аудио точно такого же качества, как и DisplayPort: картинку в разрешении более 1080р и 8-канальный звук высокой четкости.

Главным ограничителем качества видео обычно является видеоадаптер. К примеру, новые MacBook поддерживают вывод видеоизображения на внешние дисплеи с максимальным разрешением 2560х1600 пикселей (в дополнение к встроенному дисплею).

Имеет ли Thunderbolt обратную совместимость с USB и FireWire?

Сторонние производители поставляют специальные адаптеры, позволяющие подключать устройства USB, FireWire 400 и FireWire 800 к порту Thunderbolt. При этом скорость работы таких устройств будет ограничена встроенными контроллерами. К примеру, устройство с интерфейсом FireWire 800, подключенное к порту Thunderbolt, будет передавать данные с максимальной скоростью 800Мбит/с.

Возможно ли подключить сразу несколько устройств к одному порту Thunderbolt?

Пользователь может подключить до 6 периферийных устройств к одному порту Thunderbolt, сделав из них цепочку: подключив первое устройство напрямую к порту, а другие – друг к другу. Конечно, такой способ подключения требует наличия двух портов Thunderbolt на одном устройстве (или 2 других порта, способных передавать данные, + специальный адаптер).

Снижается ли общая производительность при подключении нескольких устройств, как это происходит с USB 2.0?

В отличие от USB 2.0, где есть подключение низкоскоростного устройства или устройства с интерфейсом USB 1.0 может сказаться на производительности всего USB-хаба, Thunderbolt спроектирован таким образом, чтобы справляться со множеством подключенных устройств с разной пропускной способностью, при этом не снижая производительности собственного канала в целом. Конечно, если к одному порту Thunderbolt подключить сразу несколько устройств и они будут в один момент времени передавать данные, то скорость работы каждого конкретного устройства будет несколько ниже. Но это не повлияет на общую производительность интерфейса Thunderbolt.

Изменится ли скорость интерфейса Thunderbolt при подключении устройств с другими интерфейсами?

Это зависит от множества факторов. Если вы подключите устройство с другим интерфейсом в конец Thunderbolt-цепочки, то, очевидно, общая скорость интерфейса Thunderbolt не изменится. Если такое устройство будет включено в середину цепочки – это негативно скажется на пропускной способности Thunderbolt-устройств, подключенных после него.

Тем не менее, на рынке вскоре должны появиться специальные адаптеры, которые могут включаться в середину цепочки Thunderbolt, не нарушая ее скоростных характеристик и при этом обеспечивая подключения USB, FireWire, Ethernet, видео- и аудиоустройств.

  Покупки к Праздникам и не только...                  Осваиваем аукцион eBay

---

Группа ученых из разных стран, включая Россию и Украину, разработала революционный способ магнитной записи, применение которого позволит ускорить обработку информации жесткими дисками в сотни раз по сравнению с существующими сейчас устройствами

В частности, отмечается, что новый способ позволит записывать на диск информацию объемом до терабайта в секунду, но при этом устройство будет потреблять меньше электроэнергии, а плотность записи возрастет.

До сих пор считалось, что повышение температуры разрушает упорядоченное расположение магнитных доменов и стирает информацию, однако новая работа ученых показала, что локальный и ультрабыстрый нагрев доменных зон способен заранее выбранным образом многократно переключать полярность встроенных в материал «магнитиков».

На рисунке ниже показано, что два наноразмерных островка в материале намагничены в разном направлении (белый и черный цвет). После одного ультракороткого импульса света оба островка меняют свою полярность на противоположную, а после второго импульса возвращаются к исходному состоянию. Это операция может быть произведена многократно.



Фактически речь идет о том, что информацию можно записывать исключительно при помощи тепла, а не с помощью магнитного поля. Тепло в своем опыте ученые поставляли к образцу материала при помощи лазерных вспышек длительностью в сотые доли пикосекунды.

В новом методе нули и единицы записываются на ферримагнетик при помощи импульсов света, которые направляются на нанометровые участки на поверхности диска и действуют заметно быстрее, чем стандартный способ произвольного перемагничивания доменов.

Статья о работе ученых была опубликована в Nature Communications и показывает, что выявленный 8 лет назад физический предел скорости перемагничивания вполне можно обойти.

Напомним, что тогда американские физики из университета Стэнфорда применили линейный электронный ускоритель длиной 3,2 километра для того, чтобы установить максимальную скорость записи информации магнитным способом.

В своей работе ученые использовали пучок так называемых плотно упакованных электронов, которые летели практически со скоростью света. Это нужно было для того, чтобы произвести несколько коротких импульсов магнитного поля, которые они направляли на специальный магнитный материал.

Каждый такой импульс длился всего 2,3 пикосекунды и имел напряженность в 10 Тесла (в 200 000 раз сильнее магнитного поля нашей планеты).

В результате эксперимента физики надеялись увидеть на фотографиях целевого материала светлые и темные участки, которые бы отражали разнонаправленную намагниченность. Однако атомы отказались изменить их полярность в унисон импульсам, и никакой последовательности выявлено не было.

В результате ученые предположили, что на таких скоростях записи значимыми становятся хаотичные тепловые колебания атомов. И хотя данные скорости перемагничивания намного выше, чем используемые в современных жестких дисках, обозначился некий физический предел, над преодолением которого трудились инженеры.

Что касается новой технологии, то вполне возможно, что когда она будет полностью готова и протестирована, на рынок могут выйти совершенно новые жесткие диски с фемтосекундными лазерами для ведения записи, а магнитный способ переключения уйдет в прошлое.

  Покупки к Новому Году и не только...                  Осваиваем аукцион eBay

---

60 лет назад, 25 декабря 1951 года, в Киеве Академия наук СССР официально признала Малую электронную счетную машину (МЭСМ) и ввела ее в эксплуатацию

Это был новаторский проект Сергея Лебедева.

Изначально МЭСМ была задумана С.А. Лебедевым как модель Большой электронной счетной машины (БЭСМ) и в самом начале так и называлась - Модель электронной счетной машины. Однако в процессе ее создания стала очевидна целесообразность превращения ее в малую ЭВМ – для этого были добавлены устройства ввода и вывода информации, память на магнитном барабане, увеличена разрядность и слово «модель» заменили на слово «малая».

Напомним, что в то время подобные машины были исключительно у США и Великобритании.

Разработка этого первого в континентальной Европе компьютера началась еще в 1948 году на базе Института электротехники АН УССР, а спустя два года, в 1950 году, компьютер был смонтирован. Свои рабочие места Лебедев и его коллеги создали с нуля в заброшенном здании монастыря в Феофании на окраине Киева. Там они создали электростанцию, лабораторию и металлообрабатывающую мастерскую.

Отметим, что при первом запуске МЭСМ стало ясно, что одновременное включение 6000 ламп накаливания приведет к тому, что машина просто-напросто перегорит, и чтобы избежать этого и обеспечить хоть какую-то вентиляцию, пришлось снять часть потолка в помещении.

Когда Сергей Лебедев только начинал работу над МЭСМ, руководство и даже некоторые члены его команды (всего в проекте участвовало около 20 человек) были настроены довольно скептически. В частности, они представляли себе данный компьютер как нечто похожее на «калькулятор» и считали эту затею шагом назад по сравнению с исследованием электричества и космоса. Однако это не остановило ученого, и, продолжив свои работы, он получил финансирование от отдела ракетной техники.

МЭСМ активно использовалась вплоть до 1957 года, в частности, ее использовали при создании водородной бомбы, но после этого она была демонтирована и разобрана на части.

Первая пробная задача была выбрана из области баллистики с довольно существенными упрощениями (к примеру, не учитывалось сопротивление воздуха). Программа была составлена математиками С.Г. Крейном и С.А. Авраменко. Контрольный расчет был выполнен ими непосредственно в двоичной системе, что обеспечило возможность проверки машины по циклам и по тактам, наблюдая по сигнализации пульта управления за правильностью выполнения программы.

Как пишет Б.Н. Малиновский в книге «История вычислительной техники в лицах», именно тогда произошел один весьма примечательный эпизод: МЭСМ впервые удалось обнаружить и локализовать ошибку проводивших контрольный расчет двух высококвалифицированных математиков. При этом математики выполняли расчеты независимо друг от друга, но, тем не менее, ошиблись в одном и том же месте.

Расчеты заключались в следующем: закон движения объекта, имеющего определенную массу и начальную скорость и запускаемого под определенным углом к поверхности, представляет собой уравнение параболы (без учета сопротивления воздуха). При решении данного уравнения можно определить текущие координаты запускаемого объекта в течение всего времени полета, а также расстояние от точки запуска до точки падения. Возможность точного аналитического численного решения этой задачи позволяет проверить работу машины и оценить получаемую точность. Траектория была разбита на 32 отрезка, на каждом из которых рассчитывались координаты объекта.

Вначале расчеты МЭСМ во всех 20 двоичных разрядах полностью совпадали с полученными вручную, однако на 8 отрезке обнаружилось незначительное расхождение, которого не должно было быть. Все должно было совпадать абсолютно точно. Повторные расчеты ничего не изменили – МЭСМ показывала один и тот же результат, отличавшийся от ручного счета на одну единицу младшего разряда. Тогда Сергей Алексеевич решил собственноручно еще раз проверить ручной счет до 9-й точки. Его работа длилась целый день, а на другой, выйдя из своей комнаты, он сказал: «Не мучайте машину - она права. Не правы люди!»

В результате он обнаружил ошибку в дублировавшемся ручном счете, и это событие потрясло всех. Крейн и Авраменко начали пересчитывать оставшиеся 24 точки, так как расчеты были рекурентными и продолжать дальнейшую проверку при наличии ошибки в ручном счете было бессмысленно. Утром следующего дня были принесены новые расчеты, и машина их продублировала без всяких расхождений. Это и была первая решенная данной машиной реальная задача.

В честь 60-летия МЭСМ представители компании Google встретились с Борисом Малиновским, который вместе с Лебедевым работал над машиной.

Работала МЭСМ с частотой 5 килогерц и могла выполнять 50 операций в секунду (3000 в минуту). Ее потребляемая мощность составляла порядка 25 кВт, а данные считывались с перфокарт или набирались при помощи штекерного коммутатора. Занимала МЭСМ площадь порядка 60 квадратных метров (она еле умещалась в левом крыле двухэтажного здания).

После МЭСМ началась разработка специализированной ЭВМ (СЭСМ), предназначенной для решения систем алгебраических уравнений (главный конструктор З.Л. Рабинович). Основные идеи построения СЭСМ выдвинул С.А. Лебедев - это была его последняя работа в Киеве. В дальнейшем специализированные ЭВМ стали важным классом средств вычислительной техники, что еще раз подчеркивает прозорливость ученого, выдвинувшего идею специализации ЭВМ на заре их создания.