Gian Carlo Dalto Biblioteca Informatica |
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| Nous ne sommes que pixels errant dans un monde digital | |||||||||||
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Sintonizzatevi sui computer quantistici |
| I ricercatori dell'Università di Innsbruck hanno dimostrato sperimentalmente un'antenna quantistica, che permette la trasmissione di informazioni tra due celle di memoria su un chip e che potrebbe portare a nuovi metodi per realizzare computer quantistici. Il team di Innsbruck è stato il primo gruppo a realizzare un byte quantistico. Tuttavia, essi non potevano legare insieme il gran numero di ioni necessari per controllare molti altri bit quantistici. I ricercatori hanno risolto questo problema, progettando un computer quantistico basato su un sistema di molti piccoli registri interconnessi. I ricercatori hanno elettromagneticamente accoppiata di due gruppi di ioni su una distanza di circa 50 micrometri, in cui il moto delle particelle funge da antenna. |
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Una nuova generazione di componenti ottici integrati per I future computer quantistici |
| I ricercatori della Bristol University e dell'Imperial College di Londra hanno presentato dei componenti per il computer quantistico che potrebbero portare alla realizzazione di circuiti compatti per computer quantistici fotonici. I ricercatori hanno dimostrato che l'informazione quantistica può essere cambiata con circuiti integrati fotonici. Questi circuiti sono compatti, stabili, e potrebbero portare alla produzione di massa di chip quantistici in un prossimo futuro. I nuovi dispositivi sono basati su interferenza ottica multimodale (MMI). Con questa tecnologia è possibile creare grandi stati di entangled, punto foccale del miglioramento delle prestazioni ipotizzato dai ricercatori computazione quantistica. |
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L'incisione del grafene per dare inizio alla rivoluzione nella computazione |
| Dispositivi informatici esotici come i chip ultra-veloci sarebbero ad un passo più vicino alla realizzazione grazie allo sviluppo di una tecnica per incidere con precisione il grafene sviluppata presso la Rice University. Utilizzando un metodo noto come sputtering, i ricercatori hanno ricoperto lo strato superiore di una pila di fogli di grafene con zinco metallico, provocando danni solo a quel livello; lo zinco poi è stato rimosso con acido cloridrico. Gli altri fogli di grafene sono stati lasciati intatti. Si è così prodotta una sorta di litografia con una precisione atomica, Questa tecnica potrebbe portare allo sviluppo di un insieme di diversi elementi elettronici composto e collegati tra loro da grafene sfruttandone al massimo i vantaggi di grafene e contribuire a realizzare circuiti elettronici tutti di grafene. I circuiti completamente in grafene potrebbe aprire la strada per la costruzione di chip ultra-veloce, con più sofisticati touchscreen e sensori; il passo successivo sarebbe quello di ottenere un controllo preciso incisione orizzontale, il che permetterebbe di integrare sul chip migliaia di miliardi di transistor a singolo atomo di spessore. |
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Nuove tecniche di risonanza magnetica potrebbero rivoluzionare la computazione quantistica |
| I ricercatori della Harvard University hanno sviluppato un metodo per aumentare il numero di qubits in supercomputer restringendo parte di una macchina per la risonanza magnetica alle dimensioni di una capocchia di spillo. I ricercatori hanno posto un potente magnete sulla punta di scansione di un "atomic force microscope" (AFM), che ha creato un campo magnetico in una zona a pochi nanometri. La tecnica permette ai ricercatori di stimolare e controllare la risonanza magnetica di singoli elettroni. I ricercatori hanno testato il sistema sulla disponibilità di azoto nei diamanti che, quando sono messi vicini, creano porte quantistiche logiche con più di un set di ingressi e uscite: un ambiente perfetto per i computer quantistici. Tuttavia, le porte funzioneranno solo se gli elettroni siano manipolati nel modo giusto, che è ciò che la nuova tecnica di risonanza magnetica compie. La scoperta ha "interessanti applicazioni potenziali che vanno dal magnetometri nano scala sensibili ai processori quantum information scalabili |
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Un team di "Quantum Engineers" ha rimosso alcuni blocchi nello sviluppo delle tecnologie di prossima generazione |
| Un team internazionale ha trovato un modo per caratterizzare in modo efficiente sistemi quantistici e ritiene possibile trasformare esperimenti di laboratorio su piccola scala nelle applicazioni del mondo reale. Adattando le tecniche di compressive sensing, il team ha applicato per la prima volta il metodo matematico di compressione dei dati per la ricerca quantistica sperimentale. In questo modo a misurazione dei sistemi quantistici risulta semplificata mentre nei sistemi quantistici il numero di misure richieste aumenta esponenzialmente con il numero di parti quantistica. I ricercatori hanno sviluppato un algoritmo di compression sensing, testato su un computer quantistico fotonico due qubit. La tecnica può essere utilizzata in una vasta gamma di architetture, fra un computer quantistici basati su reti di comunicazione, dispositivi di metrologia, e biotecnologie. |
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Un piccolo balzo quantistico |
| I ricercatori della Northwestern University sostengono di aver sviluppato un dispositivo di commutazione che potrebbe contribuire alla creazione di una rete quantistica. Il dispositivo può inviare quantum bit ad altissima velocità lungo una rete condivisa, senza perdere alcuna informazione. I ricercatori dicono che l'interruttore potrebbe portare ad una Internet quantistica completamente sicura e a reti super-veloci di computer quantistici. I ricercatori stanno sviluppando una rete fotonica quantica che non disturba le caratteristiche fisiche, come la sovrapposizione ed entanglement, dei fotoni trasmessi. Questa opzione apre nuove porte per molte applicazioni, incluso il trattamento quantistico distribuito in cui sono collegati i nodi dei processori quantici di piccole dimensioni attraverso canali di comunicazione quantistica |
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Una scoperta fondamentale per produrre chip di memoria migliori |
| I ricercatori dell'Università del Michigan, della Cornell University, della Penn State University e dell'University of Wisconsin-Madison hanno sviluppato un metodo per migliorare i materiali ferroelettrici, che potrebbe portare a dispositivi di memoria che durano più a lungo e di offrire maggiore capacità di memoria e una maggiore velocità di scrittura. L''Università del Michigan è stato sviluppato un tipo di materiale che forma spontaneamente spirali di polarizzazione elettrica di dimensioni nanometriche e a intervalli controllabile, che potrebbe contribuire a ridurre la potenza necessaria per modificare ogni bit da 1 a 0. I ricercatori hanno deposto strati di materiale ferroelettrico su un isolante in stretto coordinamento con i reticoli cristallini, provocando grandi campi elettrici in superficie, che provocano la formazione spontanea dei siti in erba. I ricercatori inoltre hanno mappato la polarizzazione del materiale, con risoluzione atomica. Con questa tecnica si è scoperto un vortice insolito in cui la polarizzazione elettrica ruota intorno a poco a poco i vortici |
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Silicon Spin Transistors in sviluppo |
| Alla University of Utah i ricercatori hanno sviluppato transistor spintronici che possono allineare lo spin magnetico degli elettroni per il più lungo periodo di tempo registrato a temperatura ambiente; una svolta che potrebbe portare a una nuova generazione di dispositivi elettronici più veloci e che richiedono meno energia. I ricercatori hanno utilizzato elettricità e campi magnetici per iniettare elettroni a spin polarizzato nel silicio a temperatura ambiente. La chiave per l'esperimento è stata l'uso di ossido di magnesio per allineare gli spin degli elettroni. Per far si che i dispositivi spintronici possano essere realizzati, è necessario che gli elettroni con spin allineati siano in grado di percorrere distanze adeguate e conservare il loro allineamento per un tempo sufficiente. Durante il test, gli elettroni hanno conservato il loro spin per 276 picosecondi, durante il quale i ricercatori hanno calcolato che gli elettroni a spin allineato si sono spostati attraverso il silicio di 328 nanometri. Questi numeri sono quasi 10 volte più grandi di ciò che serve per i dispositivi spintronici e due volte più grandi se si usa l'ossido di alluminio |
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Mini Disks per Data Storage: gli angoli inclinati favoriscono minuscoli vortici magnetici |
| Un passo avanti nel trattamento dei dati potrebbe essere agevolata dischi magnetici in scala nanometrica dai bordi inclinati, immaginati dai ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Questa configurazione sosterrebbe la produzione di vortici magnetici con un diametro di un terzo di un millesimo di millimetro. La tecnologia potrebbe essere utile per l'archiviazione di grandi quantità di dati su superfici sempre più miniaturizzati con un minor consumo di energia. Ogni vortice è diretto verso l'alto o verso il basso e, in combinazione con la direzione della rotazione magnetica, ogni disco può assumere quattro diversi stati. I vortici sono prodotti mediante il deposito di minuscole sfere di vetro sulla cima di un sottile strato magnetico e, in specifiche circostanze, tutte le sfere si posizionano in modo d'essere adiacenti le une alle altre e quindi aderirei in una maschera di esagoni con spazi molto piccoli. Quando questo strato viene bombardato con ioni argon, gli ioni penetrano nello spazio tra le sfere e spingono le particelle fuori dello strato magnetico situato sotto le lacune. Il processo lascia le sfere con un diametro di soli 260 nanometri, che permette agli ioni di penetrare anche altre aree situate all'interno dei dischi, raggiungendo il bordo inclinato desiderato. |
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Costruire un cervello umano in un supercomputer |
| All'Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna è in corso un progetto che prevede la costruzione di un modello realistico del cervello umano al computer : il progetto Blue Brain. La costruzione del modello comporta l'uso di supercomputer per studiare i principi architetturali e funzionali del cervello, simulando precisi dettagli cellulari e l'attività neurale. Blue Brain si pone l'obiettivo di decodificare un cervello umano, al fine di comprendere al meglio le funzioni e disfunzioni cerebrali. Blue Brain potrebbe rivelare intuizioni sulla natura della coscienza. In un intervento del 2009, Henry Markram ha descritto una teoria della funzione del cervello secondo la quale il cervello genera una versione dell'universo e la proietta tutt'intorno a noi. Con Blue Brain sarà possibile verificare questa ipotesi. Blue Brain è una delle sei proposte selezionate dalla Commissione europea per due progetti di punta che si applicheranno alle tecnologie dell'informazione e della comunicazione per i problemi sociali. |
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L'interfacciamento Brain-Computer Interfaces trae beneficio dai progressi in ambito "cloud computing" |
| I ricercatori della Colorado State University (CSU) stanno conducendo esperimenti di interfacciamento cervello-computer (BCIs) eseguiti in ambiente cloud computing. L'approccio del team CSU si basa sull'addestramento di piccole reti neurali che possono lavorare insieme come un gruppo per classificare i dati e costruire le previsioni. Il team ha trasferito la sua analisi elettroencefalografica (EEG) alla "nuvola" e ha usato Granules cloud runtime, creato dal professor CSU Shrideep Pallickara, per elaborare i flussi di EEG. La tecnica si adatta perfettamente al paradigma MapReduce supportato da Granules, che permette di attivare il calcolo quando più dati sono disponibili. Il metodo ha permesso al team CSU per addestrare le reti neurali su un insieme di risorse all'interno Granules, e il flusso di segnali EEG per la nube di classificazione. Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno sostenuto EEG generati da 150 utenti su una "nube" di 10 computer. La nube ha restituito risultati di classificazione in meno di 250 millisecondi nel 99,9 per cento dei casi. Spostando l'analisi EEG alla"nube", i ricercatori possono evitare le limitazioni riscontrabili in molte applicazioni mobili BCI. |
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Comprendere le proteine |
| I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della McGill University hanno dimostrato una tecnica di modellazione del ripiegamento proteico delle proteine che potrebbe aiutare a capire il ruolo dei geni nelle malattie. Precedenti simulazioni di ripiegamento delle proteine potevano richiedere mesi per essere prodotte, mediante simulazioni atomo per atomo utilizzando centinaia o migliaia di computer.Con il sistema elaborato al MIT è possibile modellare il processo in pochi minuti su un singolo computer portatile. La tecnica è stata testata su una classe di proteine conosciute come amiloidi con 81% di precisione. I ricercatori hanno usato una grossolana rappresentazione delle proprietà chimiche di una proteina, che ha permesso loro di generare un enorme numero di forme possibili. L'algoritmo cerca le caratteristiche che si verificano più frequentemente in tutte le opzioni e le sintetizza in un piccolo numero di strutture possibili. I ricercatori hanno collaborato con gli scienziati della McGill e del Boston College allo scopo di applicare la tecnica a diversi problemi. Il ripiegamento proteico infatti continua ad essere un problema completamente aperto con un disperato bisogno di approccio matematico, statistico e informatico più rigoroso. |
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I ricercatori hanno trovato nuove strade per mescolare neuroni e computer |
| Una rivoluzionari ricerca alla University of Wisconsin, Madison, ha permesso di far crescere parte di cellula nervosa attraverso piccoli tubi in materiale semiconduttore. La ricerca potrebbe aiutare gli scienziati nel loro sforzo di rigenerare le cellule nervose danneggiate a causa di malattie o lesioni, nonché contribuire allo sviluppo della nano medicina; inoltre interesserebbe il settore legato alla tecnologia delle interfacce cervello-computer. Sono stati creati dei tubi di varie dimensioni e forme fatti di silicio e germanio che presentano forti analogie con la guaina isolante che ricopre le parte delle cellule nervose normali, sia fisicamente che elettricamente. Inoltre questi tubi sono abbastanza piccoli per far si che una cellula nervosa si possa aggrappare, ma non così grande da inglobarla all'interno. Il team ha poi ricoperto i tubi realizzati con le cellule nervose dei topi e ha iniziato a inviare i terminali nervosi attraverso i tunnel e, in alcuni casi, seguendone i contorni: ciò significa che i nervi in teoria potrebbero essere coltivate in strutture. I ricercatori ora vogliono istituire le cellule nervose a seguire percorsi già pianificati attraverso i tubi e utilizzare dispositivi di ascolto per registrare le emissioni elettrica tra le cellule. |
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I computer quantistici intravedono un significativo futuro |
| I ricercatori hanno mostrato un dispositivo di elaborazione quantistico durante il recente meeting dell' American Physical Society. I ricercatori hanno presentato un chip che contiene nove dispositivi quantici, tra cui quattro bit quantistici che eseguono i calcoli Aumentando la scala, il dispositivo potrebbe superare di gran lunga i computer tradizionali e il team di ricerca ha detto che è possibile avvivare fino a 10 qubit entro quest'anno. Il team ha trovato un modo per disaccoppiare completamente le interazioni tra gli elementi del loro circuito quantistico utilizzando l'architettura RezQu. Gli stati quantici del qubit - superconduttori accoppiati conosciuti come giunzioni Josephson - devono essere manipolati, spostati e memorizzati senza distruggerle. Descritto come fondamentalmente un progetto per un computer quantistico, l'architettura RezQu è stata oggetto di numerose presentazioni durante il meeting. I ricercatori dicono che la scalabilità RezQu lo rende un buon candidato per i circuiti di gran lunga più complessi rispetto a quanto necessario per un computer quantistico. |
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