Digital age: Техно пробиви и открития

Какво ново в света на технологиите и откритията? Вижте актуалните тенденции в седмичния ни обзор:

Атомни часовници с удвоена точност откриват „тъмната материя“

Снимка: Getty Images

Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) направиха пробив в квантовите технологии, като разработиха метод, който удвоява точността на оптичните часовници. Това постижение не само проправя пътя за по-усъвършенствани системи за бъдеща цифрова инфраструктура, но би могло да помогне и в търсенето на мистериозни явления като „тъмната материя“.

Съвременните технологии, включително GPS сателитите и взаимосвързаността на компютрите, разчитат на точното време, осигурено от атомни часовници на базата на цезий. Нарастващото търсене на изчислителна мощност обаче изисква преминаване към по-бързи и по-стабилни оптични часовници, използващи атомите на итербия, които „тиктакат“ с невероятна скорост - до 100 трилиона пъти в секунда. Основната пречка пред този подход е квантовият шум, който изкривява точните измервания на атомните вибрации.

В търсене на решение, екипите на Масачузетския технологичен институт откриха досега подценяван ефект на лазера на часовник върху атомите. Те разработиха метод, който използва лазер за контролиране на квантовото заплитане на атомите на итербия, удвоявайки точността на часовника. Изследователите са уверени, че добавянето на повече атоми ще позволи още по-голям напредък. Една от дългосрочните цели на работата е създаването на преносими атомни часовници, които могат да бъдат доставяни директно до мястото на измерване, за да се изучават различни явления. Както отбеляза съавторът на изследването Владимир Вулетич, учените използват такива часовници за откриване на „тъмна материя“ и „тъмна енергия“, за тестване на фундаменталните сили на природата и дори за предсказване на земетресения. Новият метод би могъл да помогне тези часовници да станат преносими и лесно разгръщаеми, където е необходимо. Новият подход се основава на техниката на „квантово обръщане на времето“. Идеята е първо да се заплитат атомите и след това да се разредят, което усилва полезния сигнал на фоновия шум. Ключово откритие бе разбирането, че лазер, настроен на честота, близка до оптичната честота на атомите, оставя измерима следа – „памет“ за своето въздействие върху тях, дори след като атомите се върнат в първоначалното си енергийно състояние. Това устойчиво фазово изместване съдържа ключова информация за стабилността на лазера, което позволява значително подобрена точност на измерване. Лабораторните тестове потвърдиха ефективността на метода, като удвоява точността на оптичните атомни часовници и открива нови възможности за създаване на стабилни, преносими устройства от следващо поколение.

Оптичен радиоприемник без антени се захранва изцяло от лазерна светлина

Снимка: Shuttestock

Екип от изследователи  от Варшавския университет създаде първата в света изцяло оптична радиосистема, захранвана единствено от лазерна светлина. Това устройство, разработено от изследователи от Физическия факултет и Центъра за квантови оптични технологии, използва атоми на Ридберг за откриване и декодиране на радиовълни без използването на метални антени или електрически вериги. Това постижение бележи значителен пробив в областта на квантовите сензори. Приемникът е способен на самокалибриране, откриване на слаби сигнали с висока точност и скрита работа, като използва само светлинни лъчи.

Проектът, ръководен от д-р Михал Парняк, вече е привлякъл търговски интерес по договор с Европейската космическа агенция. В съвременните комуникации радиовълните пренасят по-голямата част от световния дигитален трафик. Конвенционалните приемници разчитат на метални антени и електрически смесители, за да улавят тези сигнали. Варшавският екип замени цялата тази система с рубидиеви атоми, поставени в стъклена клетка и осветени от три ултрастабилни лазера.

Както обясни д-р Михал Парняк, в техните експерименти, антената и електронният смесител бяха заменени с квантова среда, базирана на атомни пари, която преобразува радиосигналите в светлинни импулси. Всеки лазерен лъч точно съответства на квантовите енергийни нива на рубидиевите атоми. В отговор електроните преминават към високоенергийни орбитали, известни като Ридбергови състояния. Когато радиовълните преминават през клетката, те леко променят това атомно движение. След това електроните се връщат към по-ниски орбити и излъчват слаба инфрачервена светлина, която носи кодиран сигнал. Екипът решил и сериозен технически проблем, поддържайки перфектния ритъм на лазерите и атомите.

За разлика от традиционните антени, лазерният приемник няма метални компоненти и не смущава радиополето, което измерва. Инсталацията изисква само рубидиеви пари, лазери и запечатан корпус. В бъдеще системата може да бъде сведена до малка издутина върху оптичното влакно. Цялата необходима светлина ще пътува по влакното, докато инфрачервеният сигнал ще се връща в обратна посока.

Нов материал: Супердървесина е 10 пъти по-здрава и 6 пъти по-лека от стоманата

Снимка: Getty Images

Американската компания InventWood представи нов материал с лаконичното наименование Superwood. Той е резултат от дългогодишни изследвания на професор Лянбин Ху от Университета в Мериленд. Целта му е била да модифицира свойствата на дървесната целулоза, за да увеличи водородните връзки между молекулите, като по този начин направи материала по-лек и по-здрав.

Супердървесината се произвежда от обикновен дървен материал чрез продължителни и сложни процеси, включително варене в химикали, отстраняване на определени вещества, горещо пресоване и т.н. Поради това цената на този материал е значително по-висока от тази на обикновената дървесина, използвана в строителството и довършителните работи. Въпреки това, нейните експлоатационни свойства също са значително по-добри – новият материал е 20 пъти по-здрав на опън и 10 пъти по-устойчив на удар.

Свойствата на Superwood превъзхождат тези на стоманата – тя е шест пъти по-лека, но десет пъти по-здрава. Съотношението ѝ якост-тегло надминава това на много сплави и конструкционни метали, а сградите, построени от нея, ще бъдат с 400% по-леки от съществуващите. Superwood се гордее с една от най-добрите огнеустойчивости сред всички съществуващи строителни материали, непробиваема е за насекоми и гъбички и е устойчива на гниене.

Основното предимство на този материал е евтиното и опростено строителство. Например, той може значително да намали разходите за основи, тъй като завършената сграда ще бъде много по-лека от конвенционалната. Може да се използва и за производството на крепежни елементи, които традиционно се изработват от метал. Това може да намали атмосферните емисии с 90% в сравнение със стоманата.

Легендарният хеликоптер Black Hawk става напълно автономен с мащабна трансформация

Снимка: Getty Images

Легендарният хеликоптер Black Hawk  на Сикорски претърпява прераждане – или по-скоро пълна трансформация. В новата си форма той ще бъде напълно автономна машина, като отделението за екипажа ще бъде заменено от товарен отсек.

Безпилотната еволюция на прочулия се от едноименния военен екшън на Ридли Скот хеликоптер Black Hawk, обаче не е нищо неочаквано – от много години Sikorsky и DARPA превръщат производствени модели в безпилотни летателни апарати. Това доведе до появата на S-70UAS U-Hawk, транспортен и войсков превозвач, базиран на UH-60L Black Hawk, представен тази седмица на изложението на Асоциацията на армията на Съединените щати (AUSA).

Според Lockheed Martin (Sikorsky е нейно дъщерно дружество), от разработването на концепцията до пускането в производство е изминала по-малко от година, а първият полет на U-Hawk се очаква още през следващата година. U-Hawk е базиран на автономната технология Matrix на Sikorsky, комбинирана със система за управление fly-by-wire от трето поколение, която е предназначена както за пилотирани, така и за безпилотни летателни апарати. Matrix функционира пълноценно като втори пилот от излитане до кацане.

Дистанционно управляван оператор U-Hawk използва защитен таблет, като съобщава само основните цели на мисията на хеликоптера, докато Matrix се грижи за останалото. Бъдещите планове включват способността на U-Hawk да транспортира големи товари и автономни превозни средства. За тази цел Sikorsky ще го оборудва с подобрен двигател T700-GE-701C с полезен товар от приблизително 4100 кг