Esimesed reaalajas kvant-hüpped helis vaadeldud
Stanfordi teadlased on salvestanud esimese otsese reaalajas vaatluse kvant-hüpetest helis. Kasutades kiibi-mõõtu mehaanilist “ostsillaatorit” (resonator), mis on seotud ülijuhtiva kvantbitiga, jälgis meeskond üksikuid “fononeid” (phonons) — vibratsioonilise energia diskreetseid kvante — järsku üleminekut “ühe-fononi” (one-phonon) ergastatud olekust põhiolekusse. Tulemused, mis avaldati ajakirjas Science, lõpetavad sajandipikkuse kaare, mis varem hõlmas selliseid hüppeid ioonides (1986) ja footonites (2007).
Resonaator, mis on valmistatud kiibitehnikatega ja käitub nagu mikroskoopiline häälekahvel, hoiab vibratsioone umbes 2,1 millisekundit — piisavalt kaua sadadeks kvant-mittedestruktiivseteks mõõtmisteks. Dispersiivne nihe 328 kHz “fononi” (phonon) kohta võimaldas kvantbitil korduvalt pärida “fononite” (phonons) arvu olekut hävitamata, paljastades katkendlikud hüpped, mitte järkjärgulise klassikalise lagunemise. Üksikfononi olekud tuvastati 85% truudusega.
Peamised ebakindlused jäävad nende mehaaniliste süsteemide skaleerimise ümber praktiliseks kasutamiseks ja mõõtmise tagasimõju haldamise ümber. Kuigi tulemus kinnitab kvanditud energiat makroskoopilistes vibreerivates objektides ja toetab “fononipõhist” (phonon-based) kvantinfo töötlust, veaparandust ja sensoritehnoloogiat, püsivad koherentsuse kao ning teiste kvantplatvormidega integreerimise väljakutsed. Töö loob eelduse mehaanilistele kvanttehnoloogiatele, kuid ei demonstreeri veel täielikku arvutus- ega sensoriseadet.
Allikad: ScienceDaily, Science, Stanford University, EurekAlert.
Toiteta DNA-arvuti saavutab rekordilise molekulaarse kiiruse
Maynoothi ülikooli teadlased on ehitanud karkassiga DNA-arvuti, mis teostab liitmist, korrutamist, jagamist ja paarsuskontrolle ilma pideva elektrita. Avaldatud ajakirjas Nature ja sel nädalal kajastatud, kasutab süsteem pikka DNA-karkassi ning lühikesi klamberahelaid soolalahuse tilgas. Lühike kuumutus-jahutustsükkel juhib iseseisvat kokkupanekut madalaima energia konfiguratsiooni, mis kodeerib vastuse.
Seade käivitas kümme programmi, sealhulgas 100-bitised arvutused (25-bitised liitmised arvudega kuni kümnete miljoniteni). Lihtsad operatsioonid nagu 10 + 3 lõppesid ~30 sekundiga; keerukad võtsid kuni 14 tundi. See osutus korduvkasutatavaks kuni 25 järjestikuse arvutuse jaoks samas tilgas ja seda kirjeldatakse kui seni kiireimat mittetriviaalset DNA-arvutit molekulaarsete standardite järgi. Paralleelsus tuleneb miljarditest kuni triljonitest ahelatest, mis vastastikku toimivad samaaegselt.
Pinged keskenduvad kiirusele võrreldes räniga (järjestikuste ülesannete jaoks endiselt palju aeglasem) ning praktilisele väljalugemisele/skaleeritavusele. Termodünaamiline soodsus kõrvaldab pideva toite vajaduse ja avab teed tihedale andmesalvestusele ning potentsiaalsele rakusisesele molekulaarsele arvutusele, kuid veamäärad, programmeerimise keerukus ja integreerimine tavasüsteemidega jäävad avatuks. See demonstreerib energiatõhusat molekulaarset arvutamist, kuid ei ole positsioneeritud räni asendajana.
Allikad: New Atlas, Maynooth University, Nature.
Kaasaegsed ränielemendid võiksid vähendada satelliitide energiakulusid kuni 90%
Surrey ülikooli ülevaade näitab, et kaasaegsed ränipäikeseelemendid (PERC, TOPCon, heterosiire) võiksid vähendada satelliidi eluea alguse energiakulusid 85–90% võrreldes standardsete kolmikühendusega III-V elementidega. Ränielemendid maksavad kümneid sente vati kohta versus 250–450 $/W kosmoseklassi mitmeühendusega seadmetele; kaitseklaas domineerib ülejäänud kulus. Heterosiirdisainid annavad ka umbes kaks korda suurema erivõimsuse (~920–1000 W/kg vs 455–505 W/kg), potentsiaalselt poole võrra vähendades massiivi massi.
Modelleerimine 3U CubeSati pinna ja SSTL mikrosatelliidi jaoks kinnitas sääste pärast kaitseklaasi arvestamist. Räni oli algne kosmosestandard kuni 1970. aastate lõpuni; kaasaegsed kasutegurid ulatuvad 27,8%-ni (heterosiire) “perovskiidi” (perovskite) tandemitega kõrgemale. Kiirguskindlus on madalam, nõudes disainikompromisse kaitseklaasi paksuse ja eluea osas.
Ebakindlused hõlmavad eluea lõpu degradatsiooni orbiidil, lõõmutuskäitumist ja seda, kas massi/pindala karistused kompenseerivad stardi sääste kõrge kiirguse või pika kestusega missioonidel. Madala Maa orbiidi kooslused saavad kõige rohkem kasu, kui orbiidil valideerimine (juba käimas prototüüpmoodulitega) kinnitab vastuvõetavat võimsuse säilimist. Analüüs on tehniline ja kulukeskne, mitte lennudemonstratsioon.
Allikad: Phys.org, University of Surrey, EurekAlert, Acta Astronautica.