Швейцарский биотехнологический стартап FinalSpark запустил уникальную онлайн-платформу, которая впервые в истории предоставляет удалённый доступ к «живому процессору» — 16 органоидам человеческого мозга. Они выступают в качестве биологических процессоров, способных обучаться и обрабатывать информацию. Более того, такие биопроцессоры «потребляют в миллион раз меньше энергии, чем традиционные цифровые процессоры», утверждают в компании.

Источник изображения: FinalSpark

По заявлению FinalSpark, их нейроплатформа потребляет в миллион раз меньше энергии по сравнению с традиционными электронными процессорами. Например, для обучения одной языковой модели LLM вроде GPT-3 требуется около 10 ГВт·ч энергии, что в 6000 раз больше, чем средний житель Европы потребляет за год в своей повседневной жизни. Использование биопроцессоров позволит значительно снизить такие колоссальные затраты энергии применительно к ИИ-моделям и уменьшить негативное воздействие вычислений на окружающую среду.

Архитектура нейроплатформы основана на концепции Wetware, которая объединяет аппаратное и программное обеспечение с биологическими компонентами. В её основе лежат четыре многоэлектродные матрицы (МЭА), в которых размещены живые ткани — органоиды, представляющие собой трехмерную клеточную массу тканей головного мозга, поясняет издание Tom's Hardware.

Каждая матрица содержит четыре органоида, соединенных с восемью электродами для стимуляции и записи сигналов. Данные передаются через аналогово-цифровые преобразователи Intan RHS 32 с частотой 30 кГц, а для поддержания жизнедеятельности органоидов используется микрофлюидная система и камеры наблюдения. Программный стек позволяет учёным вводить данные и считывать ответы этого уникального биопроцессора.

Источник изображения: FinalSpark

В отличие от кремниевых чипов, которые служат годами, срок службы одного нейронального живого чипа составляет около 100 дней. Хотя изначально органоиды жили всего несколько часов, усовершенствования системы жизнеобеспечения позволила значительно продлить их активное существование.

Удалённый доступ к нейроплатформе уже предоставлен 9 научным учреждениям для исследований в области биовычислений. Более 30 университетов также заинтересованы в работе с этой революционной технологией. Для образовательных целей подписка на платформу стоит 500 долларов за пользователя. Коммерциализация биопроцессоров может положить начало новой эре вычислительных систем, более экологичных и близких к естественному интеллекту человека.

Ученые из Южной Кореи совершили прорыв в области синтеза алмазов. Им удалось вырастить самые твёрдые камни в лабораторных условиях всего за 15 минут при нормальном давлении. Этот метод в корне отличается от традиционных способов получения синтетических алмазов.

Изображение: @Kandinsky

Группа ученых под руководством физико-химика Родни Руоффа (Rodney Ruoff) из Института фундаментальных наук в Южной Корее разработала новый метод синтеза алмазов без использования затравочного кристалла и высокого давления, что значительно упрощает «выращивание» камней. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Nature.

Известно, что природные алмазы формируются в недрах Земли на глубине десятков километров при огромном давлении в несколько гигапаскалей и температуре свыше 1500 °C. Подобные природные условия используются в методе, который в настоящее время применяется для синтеза 99 % всех искусственных алмазов. Этот метод, получивший название «выращивание при высоком давлении и высокой температуре» (HPHT), использует экстремальные параметры для превращения углерода в алмаз на основе небольшого затравочного кристалла.

Однако поддержание столь высокого давления и температуры является сложной технической задачей. Кроме того, компоненты, используемые в процессе, ограничивают размер получаемых алмазов одним кубическим сантиметром. HPHT к тому же занимает достаточно много времени — около двух недель для выращивания совсем небольших камней.

Другой метод, химическое осаждение из газовой фазы, устраняет некоторые недостатки HPHT, такие как высокое давление, но сохраняет необходимость использования затравочных кристаллов.

Новая же технология синтеза алмазов, предложенная командой Руоффа, позволяет избавиться от перечисленных особенностей обоих существующих методов. Метод основан на использовании нагретого галлия с небольшим количеством кремния в графитовом тигле. Галлий был выбран по причине того, что предыдущие исследования показали, что он может катализировать образование графена из метана. Тигель помещали в специально разработанную камеру, в которой поддерживалось нормальное атмосферное давление (как на уровне моря) и через неё пропускался экстремально нагретый метан, обогащенный углеродом. В процессе экспериментов исследователи пришли к выводу, что смесь галлия, никеля и железа в сочетании со щепоткой кремния является оптимальной в качестве катализатора роста алмазов. И действительно, на дне тигля алмазы начали появляться уже через 15 минут в виде алмазной пленки. Спектроскопический анализ показал, что эта пленка достаточно прозрачная с небольшой примесью атомов кремния.

Точный механизм образования алмазов в данном методе пока не уточнён. Предположительно, температура оказывает влияние на движение углерода к центру тигля, где он кристаллизуется и превращается в алмазную структуру.

Отмечается, что у нового метода есть и свои недостатки. Одна из проблем заключается в том, что получаемые таким способом алмазы очень малы — в сотни тысяч раз меньше тех, которые выращиваются методом HPHT. Из-за этого их нельзя использовать в качестве носимых драгоценностей. Потенциальное применение этих алмазов в технологических целях, например для полировки и сверления, пока тоже под вопросом. Однако, поскольку процесс протекает при низком давлении, то, по словам Руоффа, он может значительно масштабировать синтез алмазов. В течение нескольких лет мир может получить более четкое представление о возможном коммерческом применении этого метода.

В китайском научном рецензируемом журнале Transactions of China Electrotechnical Society вышла статья, в которой авторы рассказали о проблематике использования рельсовых пушек для запуска гиперзвуковых управляемых снарядов. Выявить полноту проблемы помогли полевые испытания орудия во время запуска снаряда в стратосферу. Они закончились неудачно, но указали путь к решению задачи.

Предполагаемый прототип рельсовой пушки на корабле НОАК. Источник изображения: SCMP

«Снаряд не следовал ожидаемой траектории, а максимальная дальность и высота полёта не соответствовали расчётным значениям», — сказано в рецензированной статье команды Военно-морского инженерного университета во главе с Лу Цзюньеном (Lu Junyong).

До выстрела учёные провели множество расчётов, экспериментов и цифровое моделирование процесса. Также снаряд прошёл испытания в аэродинамической трубе, где имитировался полёт на гиперзвуковой скорости. Всё было понятно, но после выстрела снаряд с оперением разогнался до скорости свыше 5 Маха примерно за 5 секунд и достиг потолка 15 км, в процессе чего сошёл с заданной траектории, а после начал снижение и упал на землю через 3 мин после выстрела.

Как показали данные с датчиков снаряда, его скорость вращения оказалась выше необходимой и, к тому же, случайным образом менялась в процессе полёта. Вращение снаряда необходимо для стабилизации его полёта, что в нарезном оружии реализуется пропилом спиральных бороздок в стволе. С гиперзвуковыми снарядами всё намного сложнее. Скорость их вращения должна быстро снижаться по мере наращивания скорости полёта и всё время оставаться стабильной, иначе малейший крен вызывает резкое изменение траектории, что и произошло во время стрельб.

В теории такого не должно было случиться. Для выяснения причины неудачи были собраны все экспериментальные данные, которые затем пропустили через систему машинного обучения. Искусственный интеллект выяснил, что причиной нерегулярной и случайной смены скорости вращения гиперзвукового снаряда стали микродеформации на оперении снаряда, которые возникали во время нахождения снаряда в стволе.

В рельсотроне, где токопроводящий снаряд разгоняется, скользя между двух контактных рельсов или с помощью тележки, за доли секунд возникают запредельные давление и температура вдобавок к электрическим дугам на выходе из орудия. Тем самым создаются условия для появления незаметных невооружённому глазу деформаций на кромках крыльев управляемого снаряда, что меняет аэродинамику на гиперзвуковых скоростях. Тот же ИИ подсказал, каким образом можно стабилизировать полёт снаряда с помощью работы закрылками, чтобы компенсировать нестабильности во время выстрела.

В США несколько лет назад официально свернули работы, связанные с разработкой рельсотронного оружия. Китай продолжает создавать рельсотроны, намереваясь получить опыт не только для боевого применения этого оружия, но также для совершенствования левитирующих поездов и создания электромагнитных катапульт для запуска космопланов и, в целом, полезной нагрузки на орбиту.

Китайские учёные разработали недорогой метод массового производства оптических чипов, которые используются в суперкомпьютерах и центрах обработки данных. Новая технология использует недорогой материал — танталат лития, который применяется при изготовлении компонентов смартфонов. Это изобретение должно помочь Китаю обойти ряд ограничений США на доступ к передовым полупроводниковым технологиям.

Источник изображения: techpowerup.com

Фотонные интегральные схемы (Photonic Integrated Circuits, PIC), используют оптические технологии для обработки и передачи информации и в основном применяются в оптоволоконной связи или фотонных вычислениях — новой технологии с повышенной скоростью передачи данных и пониженным энергопотреблением. PIC могут быть изготовлены с использованием различных материалов, включая ниобат лития, который известен своими превосходными возможностями электрооптического преобразования. Однако промышленное использование этой технологии сдерживается высокой стоимостью и ограниченным размером пластин.

Профессор Шанхайского института микросистем и информационных технологий Оу Синь (Ou Xin) и исследователь из Швейцарского федерального технологического института Тобиас Киппенберг (Tobias Kippenberg) опубликовали статью в журнале Nature об использовании для производства PIC альтернативного полупроводникового материала — танталата лития (LiTaO₃). По их словам, применение танталата лития обеспечивает дешёвое массовое производство благодаря процессу изготовления, близкому к традиционным коммерческим методам изготовления полупроводников.

«Танталат лития уже используется в коммерческих целях для радиочастотных фильтров 5G [используемых в смартфонах], обеспечивает масштабируемое производство при низких затратах и по своим свойствам не уступает, а в некоторых случаях превосходит ниобат лития», — утверждают учёные.

Изготовление PIC на основе танталата лития происходит традиционным путём с использованием литографии в глубоком ультрафиолете с последующим травлением пластин. Этот метод может помочь Китаю уменьшить воздействие ограничений, в том числе экспортного контроля и санкций, введённых США и их ключевыми союзниками для ограничения доступа Китая к передовым чипам и производственному оборудованию.

Стартап Novel Si Integration Technology, созданный Шанхайским институтом, уже располагает возможностями для массового производства 8-дюймовых пластин из нового материала. «Наша работа прокладывает путь к масштабируемому производству недорогих и крупносерийных электрооптических PIC нового поколения», — уверен Оу Синь.

Группа китайских учёных из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC), Университета Цинхуа и Шанхайского института микросистем и информационных технологий создала полупроводниковый источник запутанных фотонов, что может стать «замечательным потенциалом» для создания небольших и надежных квантовых чипов. В основе разработки лежит нитрид галлия (GaN), десятилетиями использующийся для выпуска синих светодиодов.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Запутывание фотонов позволяет защищать передаваемую информацию (квантовое распределение ключей) и выполнять квантовые вычисления или симуляции. И первые, и вторые операции можно выполнять с помощью пар запутанных фотонов. Другое дело, что их запутывание остаётся относительно сложным процессом, требующим особенных источников света, к примеру, на основе нитрида кремния или фосфида индия. Переход на нитрид галлия, хорошо знакомый производителям светодиодов и чипов, позволит шире и мощнее использовать квантовые каналы связи, а также подумать о создании квантовых систем на чипе.

Разработанный китайскими учёными источник запутанных фотонов представляет собой вытравленное на плёнке нитрида галлия кольцо диаметром 120 мкм (сама плёнка выращена на сапфировой подложке традиционным способом). При освещении кольца лучом лазера в инфракрасном диапазоне часть фотонов оказываются в своеобразной ловушке и начинают перемещаться по кольцу. Некоторые из таких частиц становятся резонансными парами. Резонансные пары, в свою очередь в процессе так называемого четвертьволнового смешения — известного явления в нелинейной оптике (кольцо из нитрида галлия — это и есть нелинейный оптический канал), порождают новую пару уже запутанных друг с другом частиц.

Измерения показали, что возникающая в кольце нитрида галлия запутанность такого же качества, как и в случае с другими квантовыми источниками света. Иными словами, предложенное решение можно брать на вооружение при проектировании оборудования для квантовых каналов связи и для квантовых процессоров. Более того, диапазон длин волн у GaN-источника света простирается до 100 нм против 25,6 нм у «традиционных» источников света. А это, в свою очередь, позволит расширить и уплотнить каналы передачи квантовой информации.

По словам разработчиков, помимо квантового источника света, GaN также является многообещающим материалом для изготовления других компонентов квантовых схем, включая лазер с накачкой и детекторы лёгких частиц. «Платформа GaN имеет значительные перспективы для создания квантовых фотонных интегральных схем “всё на кристалле” по сравнению с существующими платформами», — резюмируют учёные.

Международная группа учёных во главе с китайскими исследователями поставила эксперимент, в ходе которого впервые удалось обнаружить признаки существования кванта гравитационного поля — гравитона, который также может служить переносчиком гравитационного взаимодействия. Концепция гравитона сформировалась без малого 100 лет назад, но лишь теперь учёные получили шанс приблизиться к его открытию.

Источник изображения: SCMP

В подготовке эксперимента и в анализе его результатов участвовали учёные из Китая, США и Германии. Установка создавалась в Нанкинском университете, на что ушло три года. Анализируемый материал необходимо было охладить до температуры вблизи абсолютного нуля и обеспечить воздействие на него тонко настроенным лазером для оценки возбуждения электронов в образце. Фактически это взаимоисключающие требования, ибо возникает мостик тепла между экспериментальной средой и измерительными инструментами.

Китайцы справились. Полученный из США образец высокочистого арсенида галлия был охлаждён до -273,1 °C и помещён в магнитное поле на шесть порядков сильнее, чем магнитное поле Земли. Задача стояла создать в материале толщиной с атом эффект конденсированного состояния электронов, поток которых начинал вести себя как жидкость. Затем с помощью лазера оценивались возбуждённые состояния электронов и, в итоге, измерялся их спин.

Как известно, спин электрона не целый и равен 1/2. У гравитона же спин должен быть равен 2, что делает его уникальным, если таковой вообще существует в природе. Анализ данных эксперимента показал, что отдельные частицы характеризовались спином со значением 2. Такая регистрация проведена впервые в мире и оставляет место для дальнейшего поиска гравитонов.

Если гравитон будет обнаружен, а это безмассовая частица не имеющая также зарядов, то это даст надежду на создание единой теории поля. До сих пор нет полной связи между классической физикой и квантовой. Именно отсутствие понимания сути гравитационного взаимодействия не позволяет соединить эти два мира.

Очевидно, что в будущем применение дронов будет в основном роевым. Китайские учёные пошли ещё дальше и задумались над платформой, которая одиночный аппарат моментально превращала бы в рой. Это дало бы преимущество, например, для работ в чрезвычайных условиях. В создании такой платформы помогла природа — наилучшим решением оказалась аэродинамика кленового семечка.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Кленовое семя или крылатка давно привлекает исследователей своим оптимальным сочетанием массы и аэродинамики. Имея всего один «пропеллер» крылатка вращается вокруг тяжёлого семени — центра масс — и может в ветреную погоду совершать многокилометровые перелёты. Чуть больше десяти лет назад, например, компания Lockheed Martin представила дрон-разведчик на основе аэродинамики крылатки. Рой таких дронов сбрасывался с самолёта, и дальше летел по ветру, собирая данные о наземных объектах и передавая на базу. Его вращение не мешало наблюдениям — стабилизировать цифровое изображение проще простого.

Китайские исследователи пошли дальше. Они решили не использовать носители типа самолётов или большие беспилотники. Для боевого применения это будет опасно — большую одиночную цель легче отследить и уничтожить. Вместо этого они разработали небольшие разделяющиеся дроны типа FPV-квадрокоптеров. Один такой дрон будет способен по команде разделиться на два, три и даже шесть самостоятельных дронов, которые начнут выполнять задачу в рое или по отдельности.

Испытание разделяемых дронов-крылаток. Источник изображения: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Каждый из дронов использует аэродинамику и форму кленового семени. Более того, обводы разделяющихся дронов пришлось модифицировать с учётом наиболее оптимальной общей аэродинамики, когда они летят в пачке. Также определённой проблемой было обеспечение высокоскоростной связи между дронами после разделения в воздухе. Но самые сложные задачи решены, и технология понемногу совершенствуется. У неё очень хорошие перспективы, считают разработчики. Когда одиночная цель внезапно превращается в шесть самостоятельных целей — это способно впечатлить любую ПВО.

Поставить искусственный интеллект на службу специалистов в медицинской сфере пыталась ещё компания IBM, а уж появление более доступных систем искусственного интеллекта сделало эту задачу менее затратной. Китайские разработчики решили применить искусственный интеллект в работе нейрохирургов, помогая им выработать правильную тактику лечения пациентов или более точно поставить диагноз.

Источник изображения: Unsplash, National Cancer Institute

С этого года в семи медицинских центрах китайской столицы начнёт испытываться медицинский чат-бот CARES Copilot 1.0, разработанный гонконгскими специалистами с использованием большой языковой модели Llama 2.0 американской компании Meta✴ Platforms. По словам разработчиков, в качестве аппаратной базы для чат-бота использовались около 100 ускорителей вычислений, причём это количество примерно в равной пропорции было поделено между Nvidia A100 и китайскими Huawei Ascend 910B, которые считаются близкими конкурентами. Китайские компании и учреждения не могут получать ускорители уровня Nvidia A100 в условиях американских санкций, поэтому в качестве альтернативы используют разработки Huawei.

Для обучения специализированной медицинской большой языковой модели использовалось около миллиона медицинских записей и научных трудов в сфере нейрохирургии. По замыслу создателей, нейросеть поможет не только точнее ставить диагноз, но и обрабатывать данные диагностических обследований, включая первичную информацию МРТ, УЗИ и КТ. Изображения, аудиозаписи и текст тоже будут по зубам этой системе, которая на определённом этапе развития сможет даже давать рекомендации врачам по поводу выбора правильной тактики лечения пациента. Китайские специалисты пожаловались на отсутствие доступа к передовым ускорителям Nvidia, но делают ставку на использование более точных данных для обучения языковой модели, которые должны позволить добиться хороших результатов даже при относительно слабой аппаратной базе.

Одна из задач современной астрофизики состоит в обнаружении источников космических частиц высоких энергий. Учёные не до конца понимают природу космических ускорителей, и обнаружение источников может дать подсказку для создания стройной теории. Судя по поступающим из Китая сведениям, учёным из Поднебесной первыми удалось обнаружить наиболее вероятный источник ускорения космических частиц — преимущественно протонов.

Обсерватория LHAASO. Источник изображения: Courtesy of the Institute of High Energy Physics

Наземная высотная обсерватория Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO), которая следит за космическими лучами и гамма-излучением, впервые обнаружила в нашей галактике область пространства с исходящими из неё космическими лучами с энергией порядка 10 ПэВ (петаэлектронвольт, 10¹⁵ эВ). Эта область представляет собой своеобразный пузырь гамма-излучения в области звездообразования Лебедь OB2 на расстоянии от Земли 4700 световых лет.

Считается, что космические лучи с энергией частиц ниже 1 ПэВ исходят от внутригалактических астрофизических объектов. Частицы с энергией ближе к 10 ПэВ имеют неизвестное для науки происхождение. Наблюдение китайских учёных впервые позволило привязать космические лучи подобных энергий к астрофизическому объекту или явлению в нашей галактике.

В данных LHAASO астрофизики обнаружили указание на гигантский пузырь в области звездообразования Лебедь OB2, , внутри которой находилось множество фотонов с энергией более 1 ПэВ с максимумом на отметке 2,5 ПэВ. Это заставляло предположить, что внутри структуры находится некий природный ускоритель частиц, придающий им энергию. Мощности этого «ускорителя» хватает на то, чтобы разогнать частицы до 20 ПэВ и выбросить их за границы «пузыря».

Вероятным источником ускорения космических частиц учёные называют молодые и горячие звёзды типа O и B в центре области звездообразования Лебедь. Интенсивность гамма-излучения этих звёзд настолько большая, что это выбивает протоны из окружающего область межзвёздного газа и, тем самым, придаёт им колоссальное ускорение. Обсерватория продолжит наблюдать за этой и другими областями звездообразования, чтобы приблизить наше понимание наблюдаемых процессов.

Группа китайских учёных сообщила о разработке и испытании мощного микроволнового оружия для поражения беспилотников, самолётов и даже спутников. Но самое удивительное, что электричество для него вырабатывают четыре установленных на грузовик двигателя Стирлинга. Благодаря этому боевая платформа потребляет всего 20 % от мощности, необходимой для питания альтернативного энергетического оружия и может непрерывно работать четыре часа.

Примерный внешний вид двигателя Стирлинга. Источник изображения: CSSC

Это первое открытое объявление о создании боевого микроволнового комплекса на двигателях Стирлинга. В Китае двигатели Стирлинга разрабатываются для электрической генерации в условиях космоса и замкнутых пространств, например, для подводных лодок. Эти двигатели работают с замкнутым объёмом рабочего тела и способны использовать для этого любое внешнее тепло.

В случае микроволновой пушки или излучателя установленные на автомобильную платформу четыре компактных двигателя Стирлинга не только вырабатывают электроэнергию, но также работают как холодильник, отводя тепло от сверхпроводящей катушки — сердца орудия. Катушка генерирует электромагнитное поле напряжённостью до 4 Тл (тесла). Это в 68 000 раз превышает напряжённость магнитного поля Земли и всего в два раза слабее, чем в недрах Большого адронного коллайдера. Стабильность и мощность электромагнитного поля, создаваемого сверхпроводящей катушкой, это залог штатной работы подобного вооружения.

Ограничением для работы двигателей Стирлинга была достаточно высокая допустимая нижняя граница охлаждения. Так, они перестают работать, когда до абсолютного нуля остаётся 40–50 °C. Чтобы совместить двигатели со сверхпроводящей магнитной катушкой, пришлось подбирать для её обмотки материалы с высокотемпературной сверхпроводимостью. В частности, подошла лента из материала ReBCO (редкоземельный оксид бария-меди).

Нюанс в том, что Китай закупал эту ленту американского производства. В 2018 году правительство США ввело запрет на поставку этой продукции в Китай и тому пришлось самостоятельно создавать производство этого материала. В Китае этим занялась компания Shanghai Superconductor. Менее чем за два года только она смогла ежегодно производить 400 км ленты, востребованной для целого спектра задач от вооружения до реакторов и маглевов. До конца 2024 года мощность производства будет повышена до 2000 км в год. Если верить китайским источникам, американские компании начали закупать эту ленту в Китае, отказавшись от поставщиков из США и других стран.

О своём достижении в разработке микроволнового оружия на двигателях Стирлинга учёные сообщили в статье в журнале High Power Laser and Particle Beams. За разработку отвечал сводный коллектив Северо-Западного института ядерных технологий в Сиане и Института электротехники Китайской академии наук в Пекине. Установка далека от совершенства, признаются разработчики. Однако она работает и может быть улучшена.

Кремниевая фотоника обещает снизить потребление и увеличить производительность компьютеров. Чтобы отказаться от потока электронов и перейти на фотоны, необходимо тем или иным способом гармонизировать взаимодействие фотонов с материалами чипов и разработать множество новых способов управления ими. Но для начала необходимо увеличить плотность энергии «света», для чего его замедляют с минимальными потерями, что удалось учёным из Китая.

Источник изображения: Xinhua

В одном из последних номеров журнала Nano Letters группа исследователей из Шэньчжэньского института передовых технологий при Академии наук Китая сообщила, что она создала метаматериал, который смог замедлить свет в 10 000 раз с потерями на уровне 20 % по сравнению с предыдущими попытками. Это означает, что свет по чипу (каналу) распространяется с меньшим поглощением и низким рассеиванием. Подобное в разы увеличивает энергоэффективность и снижает тепловыделение, тогда как рост плотности энергии в связи с эффектом замедления света даёт в руки осязаемые рычаги по контролю над световым сигналом — с этим уже можно работать в прикладных задачах, говорят исследователи.

Добиться такого результата учёные смогли с помощью особым образом структурированной поверхности. На ней в виде периодической решётчатой структуры были последовательно размещены 100-нм кремниевые диски. Они играли роль резонаторов, которые меняли амплитуды и фазы входного сигнала. При этом важным свойством метаматериала стала способность «выталкивать» фотоны изнутри материала к его поверхности, за счёт чего поглощение почти отсутствовало. Кроме того, рассеянные в процессе одиночные фотоны снова направлялись в нужном русле с помощью соседних структур, что также снижало потери и позволяло полнее использовать входящий свет (сигнал).

«Используя технологию метаповерхности, фотонные чипы могут быть тонкими, как наклейки или строительные блоки, которые позволят функционально укладывать их друг на друга, — говорят разработчики. — Используя эффект замедленного света, производительность может быть значительно улучшена».

С 6 января текущего года созданный в Китае квантовый компьютер Origin Wukong на 72 сверхпроводящих кубитах открыт для удалённого доступа из любой страны мира. Им уже воспользовались исследователи из 61 страны, а больше всего пользователей оказалось из США. При этом американские квантовые платформы закрыты для входа из Китая. Это ничего не меняет, сообщают китайские учёные, для науки не должно быть границ.

ИИ-генерация «китайский квантовый компьютер», стиль «аниме». Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В основе свободного доступа к подобным ресурсам лежит простая вещь — квантовые вычисления лежат на такой ранней стадии изучения, что даже специалисты в этой сфере не очень понимают, что с этим делать. Если для науки, то вопросов нет. Но с точки зрения практического применения квантовые компьютеры — это тёмный лес.

Не секрет, что в области разработки и изучения ценности квантовых систем Китай отстаёт от США. Та же компания IBM начала углубляться в эту область в конце 90-х годов прошлого века. У американских разработчиков 20 лет форы, а это дорогого стоит. Сегодня в активе IBM 433-кубитовые сверхпроводимые процессоры Osprey и перспективные 1121-кубитовые Condor. На этом фоне 72-кубитовый компьютер Wukong китайской компании Origin Quantum выглядит бледно. Но стоит принимать во внимание, что Origin Quantum создана в 2017 году и к настоящему дню проделала гигантский для себя путь.

24-кубитовая система Wuyuan. Источник изображения: Origin Quantum

Свой первый квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах Origin Quantum изготовила и отправила неназванному клиенту в 2020 году. Вторая система — Wuyuan, состоящая из 24 кубитов, была поставлена заказчику в 2021 году. Третья и лучшая на сегодняшний день система компании — Wukong, из 72 кубитов, была поставлена в 2022 или в начале 2023 года. Именно она была введена в эксплуатацию и выделена в облачный доступ.

По сообщению источника, по состоянию на 10:00 утра 15 января 2024 года количество удалённых обращений к Origin Wukong превысило 350 000. Среди тех, кто вошел в систему, были пользователи из Болгарии, Сингапура, Японии, России и Канады, но США лидировали в подсчёте, хотя конкретных цифр не было представлено. С момента ввода в эксплуатацию 6 января машина выполнила 33 871 задачу по квантовым вычислениям для пользователей по всему миру. Одновременно она может выполнять до 200 квантовых операций, добавляют разработчики.

Китайцы поступили мудро, разрешив работать с системой абсолютно без ограничений. Самое ценное в этом мире — это идеи.

На сайте препринтов arХiv.org вышла статья, в которой китайские учёные рассказали о собственных опытах с нашумевшим «сверхпроводящим» материалом LK-99. Полученные в двух независимых китайских лабораториях образцы LK-99 продемонстрировали зыбкие признаки сверхпроводимости при более низкой температуре окружающей среды, но при обычном атмосферном давлении, так что возможно, нас ждёт продолжение нашумевшей истории, если, конечно, опыт удастся повторить.

Источник изображения: Adam Fenster/University of Rochester

Оригинальная работа южнокорейских исследователей наделала много шуму, поскольку вышла из научной среды в медийное пространство и стала жить собственной жизнью. Открытый учёными материал LK-99 якобы обладал сверхпроводимостью при температуре около 20 °C и нормальном атмосферном давлении. Это обещало в корне изменить энергетику, промышленность и даже медицину.

К сожалению, воспроизвести результат корейских учёных в других лабораториях не вышло. Точнее, всё было настолько туманно и неустойчиво, если говорить о проявлениях сверхпроводимости в LK-99, что работа была отозвана из научного журнала, а авторов обвинили в неумении проводить опыты и чуть ли не в малограмотности.

Тем не менее, LK-99 демонстрировал нечто, что не укладывалось в предыдущий опыт, и отдельные коллективы продолжили с ним работать. Так, китайские учёные показали, что материал может воспроизводиться, как и его заявленные свойства. Правда, судя по статье, учёные больше уделили внимание присутствию серы в образцах, тогда как в оригинальном LK-99 сера считалась загрязнителем.

Значительным отличием новых экспериментов стало то, что отдельные признаки сверхпроводимости проявились при температуре -23 °C (250 K), а не при плюсовой. Но это не страшно. Охладить оборудование и линии электропередач до -23 °C гораздо проще и дешевле, чем до более чем сотен градусов Цельсия, как это происходит сейчас для достижения сверхпроводимости. Самое главное, что материал подаёт признаки сверхпроводимости при обычном атмосферном давлении. Ранее были найдены материалы, которые демонстрировали сверхпроводимость при -20 °C, но только в случае колоссального давления.

В своей статье китайские учёные с осторожностью говорят о признаках сверхпроводимости. Они, вероятно, наблюдали эффект вытеснения электромагнитного поля из образцов при температуре -23 °C (эффект Мейснера) и при этом доказывают, что образцы не относятся к ферромагнетикам. Правда, учёные не уверены, что то, что они наблюдали является именно эффектом Мейснера, а не диамагнетизм. В прошлых исследованиях именно диамагнетизм приняли за сверхпроводимость, поэтому учёные сейчас не спешат делать громких заявлений, пока не будут получены новые результаты.

«Мы считаем, что ещё есть большой шанс наблюдать сверхпроводимость при комнатной температуре. Сигналы в нашем образце все ещё очень слабые, поэтому мы должны направить усилия на дальнейший синтез масштабируемых образцов с более активными компонентами», — подытожили учёные.

Этанол давно стал эффективной добавкой к биотопливу, а также является важнейшим ингредиентом для химической промышленности. Традиционно для этих нужд его получают из продуктов сельского хозяйства, что невольно подрывает рынок продовольствия. Китайские учёные смогли разработать технологию получения чистейшего этанола из низкосортного угля, тем самым оставив зерно, кукурузу и другие богатые углеводами продукты для пищевого рынка.

Источник изображения: Xinhua

Технологию DMTE разработал Даляньский институт химической физики (DICP) совместно с государственной компанией «Нефтяная группа Шэньси Яньчан» (Shaanxi Yanchang Petroleum Group). При производстве кокса собирается газ, из которого производится метанол. Затем после серии реакций метанола в присутствии катализаторов производится этанол.

Разработки линии и техпроцесса стартовали в 2010 году. В 2017 году группа исследователей помогла спроектировать первую в мире линию по производству этанола из угля мощностью 100 000 тонн в год, которую построили в северо-западной провинции Шэньси. С тех пор исследователи оптимизировали процесс реакции и снизили производственные затраты, заменив оригинальные дорогостоящие катализаторы на недрагоценные металлы.

В июне прошлого года в Китае в тестовом режиме запустили комплекс по производству этанола из угля мощностью 500 000 тонн этанола в год, использовав оборудование только отечественного производства. Завод начал работать в той же провинции Шэньси. Новый завод, работа которого официально стартовала 29 декабря, стал крупнейшим производством в мире с годовой мощностью выработки 600 000 т этанола.

Китай для нужд химической промышленности и производства топливных добавок ежегодно нуждается в 10 млн т этанола. В прошлом году в стране из ферментированного зерна было произведено 2,7 млн т этого вещества. Уже запущенные и строящиеся заводы по производству этанола из угля нацелены производить до 3,95 млн т этанола в год. По данным источника, таких в Китае 11 предприятий, ещё два начнут работу за рубежом по китайской технологии. Во всём мире ежегодно производится 100 млн т этанола, преимущественно в США и Бразилии и, в основном, из зерна. У Китая есть шанс прекратить использовать для получения этанола сырья для продуктов питания. Это тем более важно, что Китай также зависим от импорта зерновых культур.

В китайском рецензируемом журнале Propulsion Technology опубликована статья о проекте комбинированного детонационного ротационного двигателя для гиперзвуковых полётов. Согласно моделированию, двигатель сможет разгонять воздушное средство до скорости 16 Маха. Это самая смелая на сегодня заявка в сфере гиперзвуковых полётов, реализация которой может не задержаться.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

За последние годы Китай много говорит о разработке двигателей для гиперзвуковых полётов. Но это не только разговоры. Достаточно много становится известно о практических шагах. В сентябре этого года, например, в небо поднимался беспилотник с детонационным ротационным двигателем. Также сообщается о многочисленных испытаниях прототипов в аэродинамических трубах. Есть даже экзотические случаи, как гиперзвуковые двигатели на угле (на угольной пыли, точнее). Наверняка о многом не сообщается по соображениям секретности, но отрицать движение вперёд тоже нельзя. Новые разработки быстро доводят до прототипов и либо отбрасывают, либо продолжают доводить до ума.

Идея нового комбинированного детонационного ротационного двигателя заключается в том, что до достижения скорости 7 Маха двигатель работает на принципе создания вращающегося фронта волны детонирующего топлива. Такой двигатель способен работать в большом диапазоне мощностей и сможет поднять самолёт с взлётной полосы и также позволить приземлиться на полосу с малой дозвуковой скоростью.

На скорости выше 7 Маха скорость набегающего воздуха начинает мешать работе двигателя. Топливо перестаёт нагреваться, и детонация может сорваться. Китайские инженеры предложили добавить к задней части двигателя небольшой кольцевой блок с наклонной детонационной камерой. Тогда на скорости свыше 7 Маха вращательная детонация прекратится, и начнёт работать линейная и, фактически, прямоточная.

Источник изображения: Beijing Power Machinery Institute

Разработчики из Пекинского института энергетического машиностроения признают, что моменты перехода от одного вида детонации к другому остаются сложным процессом, когда двигатель может работать неустойчиво. По крайней мере, об этом говорит моделирование. Дальнейшая работа и испытания в аэродинамической трубе помогут добиться оптимальной конструкции рабочих камер и перейти к созданию масштабного прототипа.

Следует сказать, что примерно по такому же пути пошла американская компания GE Aerospace. Но она после стадии разгона на принципе вращательной детонации переходит на прямоточный ракетный реактивный двигатель. В этом есть плюсы и минусы. КПД топлива падает, и растёт его расход, хотя устойчивость перехода между режимами будет выше. Если китайцам получится совместить ротационный детонационный двигатель и линейный детонационный двигатель, то КПД такого двигателя во всех режимах полёта будет приближаться к 80 %.