Теги → физика
Быстрый переход

NVIDIA открыла исходный код физического движка PhysX

Компания NVIDIA анонсировала новую версию набора средств разработки PhysX SDK 4.0, которая станет доступна с 20 декабря. Но что важнее, вместе с анонсом новой версии NVIDIA решила открыть исходный код своего физического движка, и с этого момента PhysX SDK 3.4 доступен бесплатно всем желающим на GitHub по простой лицензии BSD.

В NVIDIA считают, что данный шаг позволит куда большему числу разработчиков применять физический движок PhysX в своих проектах. По словам NVIDIA, физически правильное моделирование процессов является важной частью не только игр, но и различных научных разработок, в том числе связанных с робототехникой, системами автономных автомобилей и прочих. А движок PhysX как раз и позволяет производить различные симуляции любого масштаба, которые максимально приближены к условиям реального мира.

Использовать открытый PhysX SDK смогут разработчики для различных платформ, в том числе Apple macOS и iOS, Google Android, Microsoft Windows и различных дистрибутивов Linux. А вот разработчики игр для консолей Sony PlayStation 4, Microsoft Xbox One и Nintendo Switch смогут использовать PhysX по-прежнему лишь по лицензии.

По словам NVIDIA, платформа PhysX SDK в версии 4.0 была модернизирована таким образом, что обновлённый движок сможет обеспечить в играх качество симуляции, ранее присущее только при симуляции в профессиональных задачах. Отмечается улучшение при симуляции различных сочленений, которые стали более плавными и стабильными, а также ряд других улучшений и доработок.

Российские физики смоделировали ячейку магнитной памяти нового типа

В рамках проекта «5-100», участниками которого является 21 университет (это проект с господдержкой для повышения конкурентоспособности российских образовательных центров), учёные из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) сообщили о моделировании ячейки магнитной компьютерной памяти нового типа. Предложенная ячейка магнитной памяти работает на спиновом токе и отличается от всех коммерческих видов современной памяти.

Условное изображение магнитного вихря, известного как скирмион (Nanoscale / Royal Society of Chemistry)

Условное изображение магнитного вихря, известного как скирмион (Nanoscale / Royal Society of Chemistry)

Спиновый ток от обычного тока на заряжённых частицах (электронах) отличается тем, что перенос намагниченности происходит без переноса заряда. По сходному принципу работает память MRAM с эффектом переноса спина (STT-MRAM). Но в случае MRAM меняется намагниченность всего рабочего слоя ячейки, который довольно большой, отчего нельзя радикально повысить плотность записи MRAM. Физики ДВФУ в качестве элемента для хранения данных (для удержания намагниченности) воссоздали самостоятельный элемент скирмион. Мы уже рассказывали о таком физическом явлении как скирмион. Это магнитная вихревая структура наноразмерного уровня, направление магнитной оси индивидуальных атомов в которой меняется по мере удаления от центра вплоть до полной противоположности.

Более того, российские физики представили улучшенный скирмион — скирмиониум. В обоих случаях — это топологически устойчивые вихревые участки намагниченности, которые возможно с небольшими энергетическими затратами возбудить в ферромагнетике с помощью спинового тока. При этом вихревые образования стабильны, не размагничиваются и не требуют энергии для сохранения данных. Скирмиониум от скирмиона отличается более устойчивой структурой, например, на него практически не действует сила Магнуса, что предотвращает спонтанное размагничивание.

Зарождение скирмиониума с помощью спин-орбитальной передачи вращательного момета ()

Зарождение скирмиониума с помощью спин-орбитальной передачи вращательного момента (иллюстрация Scientific Reports)

Физики из ДВФУ смоделировали скирмион радиусом 2 нм и скирмиониум радиусом 15 нм. В первом случае можно говорить о плотности записи 50 Тбит/дюйм2, во втором — 1 Тбит/дюйм2. В последнем случае это — примерная плотность записи на современных магнитных пластинах с перпендикулярной записью с использованием «черепичной» технологии SMR, что не очень интересно для промышленного исользования, так что учёным есть над чем поработать.

Что касается скорости записи, то на моделях она достигает 700 пикосекунд или, в пересчёте на более понятные цифры, 170 Мбайт/с для восьмибитовой «скирмионовой» ячейки. Чем больше ячеек, тем скорость записи будет выше, но пока говорить о практической стороне вопроса сильно преждевременно.

Трековая (беговая) память в представлении IBM

Трековая (беговая) память в представлении IBM

Новая память, кстати, получила название беговой. Подобную память под кодовым именем racetrack memory с 2008 года разрабатывает компания IBM. Идея в том, чтобы данные перемещались по носителю под воздействием синхроимпульсов без использования какой-либо механики. Скирмионы как раз позволяют реализовать подобную схему работы. Подробно о проделанной работе физики из ДВФУ рассказали в публикации на сайте Scientific Reports.

В Японии заработал ускоритель частиц SuperKEKB

В международном центре физики высоких энергий KEK (г. Цукуба, Япония) успешно запущен ускоритель частиц SuperKEKB: уже произошло первое столкновение электронов и позитронов.

Как сообщает Московский физико-технический институт (МФТИ), детектор Belle II, установленный в точке взаимодействия пучков, впервые зарегистрировал электрон-позитронную аннигиляцию (аннигиляцию материи и антиматерии), которая привела к рождению новых частиц, содержащих пары прелестных кварков.

Эксперимент Belle II является продолжением эксперимента Belle, который набирал статистику с 1999 по 2010 годы. Важно отметить, что в создании ряда подсистем Belle II принимали участие российские специалисты — сотрудники МФТИ, ФИАН (Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН), ИЯФ СО РАН (Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН) и НГУ (Новосибирский государственный университет).

Детектор Belle II

Детектор Belle II

Предполагается, что эксперимент Belle-II позволит осуществить поиск новых частиц, поиск причин преобладания материи над антиматерией, а также поиск ответов на иные открытые фундаментальные вопросы Вселенной.

«В то время как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН (Женева, Швейцария) является ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB создан для достижения рекордной мощности и является мировым лидером по светимости», — отмечает МФТИ. 

Большой адронный коллайдер позволил обнаружить следы гипотетической квазичастицы

Томский государственный университет (ТГУ) сообщает о том, что результаты экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) указывают на существование оддерона — гипотетической квазичастицы, которую учёные разыскивают уже больше полувека.

Фотографии CERN

Фотографии CERN

Напомним, что комплекс БАК — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Протяжённость основного кольца ускорителя составляет около 27 км.

Следы оддерона обнаружены в рамках эксперимента ТОТЕМ. Его спецификой является проведение измерений при рассеянии протонов на очень малые углы. В эксперименте принимают участие специалисты ТГУ.

Исследователи изучают процессы, возникающие при столкновении протонов, разогнанных с помощью БАК до колоссальных энергий. При центральных столкновениях может образовываться особое состояние материи — кварк-глюонная плазма, а при периферических могут рождаться связанные состояния — объекты, называемые квазичастицами, которые не являются частицами, но ведут себя похоже.

«Гипотезу о существовании оддерона учёные-теоретики высказали в 1970-х годах. Оддероном называют связанное состояние нечётного количества глюонов. В атомных ядрах глюоны удерживают протоны и нейтроны вместе, а также "склеивают" кварки в самих протонах и нейтронах», — сообщает ТГУ.

До сих пор наблюдалось образование квазичастиц, состоящих только из чётного количества глюонов. Однако последние измерения впервые продемонстрировали свидетельства обмена нечётным количеством глюонов. Теперь специалистам предстоит подтвердить или опровергнуть полученные результаты. 

Создан «невозможный» метаматериал для вычислительных систем будущего

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» сообщает о том, что учёные смогли создать первый в мире квантовый метаматериал, который можно использовать в качестве элемента управления в сверхпроводящих электрических схемах.

В разработке невозможного в природе материала участвовали российские специалисты совместно с коллегами из Германии. В частности, вклад в проект внесли исследователи Университета Карлсруэ и Йенского института фотонных технологий.

Метаматериалы — вещества, свойства которых определяются не столько атомами, из которых они состоят, сколько тем, в какие структуры эти атомы собраны. Каждая такая структура имеет размеры в десятки или даже сотни нанометров и обладает собственным набором свойств, исчезающих при попытке разделить её на составляющие.

В рамках проекта был разработан квантовый метаматериал из усложнённых зеркальных кубитов. Обычный кубит состоит из схемы, в которую входят три джозефсоновских перехода. А в состав зеркального входят пять переходов, симметричных относительно центральной оси.

Выяснилось, что метаматериал, состоящий из зеркальных кубитов, может переключаться между двумя режимами. «В одном из режимов цепочка таких кубитов очень хорошо пропускает электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, при этом оставаясь квантовым элементом. В другом она поворачивает сверхпроводящую фазу на 180 градусов и запирает прохождение электромагнитных волн через себя. И тоже при этом остаётся квантовой системой», — говорят учёные.

Таким образом, новый материал можно использовать как управляющий элемент в системах передачи квантовых сигналов в цепях, из которых состоят квантовые компьютеры. Подробнее о работе можно узнать здесь

В ИКИ РАН появится лаборатория рентгеновской астрофизики

Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) сообщил о формировании лаборатории фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики.

Главными задачами новой структуры названы: исследование и моделирование процессов в ярчайших источниках рентгеновского излучения, таких как нейтронные звёзды и чёрные дыры, разработка методов навигации с помощью рентгеновских пульсаров и создание новых рентгеновских детекторов.

Нейтронные звёзды представляют большой интерес для учёных. Массы таких объектов сравнимы с массой Солнца, но типичный радиус составляет лишь 10–20 километров. Поскольку сжать материю до таких плотностей в земной лаборатории невозможно, приходится пользоваться удалёнными «экспериментальными установками» — исследовать нейтронные звёзды.

Специалисты лаборатории также будут развивать концепцию навигации межпланетных аппаратов по рентгеновским источникам. Некоторые нейтронные звёзды с сильным магнитным полем быстро вращаются и при этом рождают поток рентгеновских фотонов. На Земле этот процесс регистрируется как пульсирующий источник. Важно, что периоды рентгеновских пульсаров отличает высокая стабильность. При этом частота и форма сигнала, регистрируемого от каждого такого объекта, уникальны. Поэтому, регистрируя сигналы от далёких пульсаров, бортовая электроника может точно вычислять не только положение космического аппарата, но и измерять вектор его скоростей.

Наконец, третье направление — работа над созданием нового поколения рентгеновских полупроводниковых детекторов, которые нужны для решения фундаментальных и прикладных задач астрофизики, в том числе задач автономной навигации космических аппаратов. Детекторы с высокими быстродействием, пространственным и энергетическим разрешением с успехом могут применяться и в астрофизических обсерваториях, и в наземных установках в различных областях науки и промышленности. 

Запущена первая в РФ линия связи с квантовой защитой в городской инфраструктуре

Сбербанк и Российский квантовый центр (РКЦ) провели первый в нашей стране эксперимент по квантово-защищённой передаче реально используемых данных в городских условиях.

Фотографии РКЦ

Фотографии РКЦ

Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно похитить информацию, передающуюся по квантовым каналам, попросту невозможно.

Итак, сообщается, что линия связи с квантовой защитой организована между двумя московскими офисами Сбербанка — на улице Вавилова и на Большой Андроньевской улице. В рамках эксперимента использована гибридная система квантовой защиты информации.

Распределение ключей осуществляется с помощью квантовых коммуникаций: информация, которая используется для формирования ключей, кодируется в состояниях одиночных фотонов. Выработка криптографических ключей и шифрование данных производится при помощи уже существующих сертифицированных решений для защиты информации.

Квантово-распределённые ключи усиливают действующую инфраструктуру информационной безопасности. «Сбербанк стал первой организацией, получившей нашу установку квантовой защиты, которая уже готова для промышленной эксплуатации. В ходе эксперимента наше оборудование работало совместно с шифратором сетевого уровня. За счёт технологии квантовых коммуникаций мы обеспечили частую смену ключей в устройствах шифрования, что повышает уровень защиты данных. Кроме того, российские организации получат возможность использовать для защиты информации разработку именно из России, что важно для государства», — сообщили в РКЦ. 

Физики из РФ и Великобритании создали детектор квантовых состояний

Московский физико-технический институт (МФТИ) сообщает о том, что российско-британскому коллективу учёных удалось разработать сверхпроводящий детектор квантовых состояний.

Изображения МФТИ

Изображения МФТИ

В исследованиях приняли участие специалисты МФТИ, Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, а также физического факультета университета Роял-Холлоуэй.

Детектор состоит из двух сверхпроводящих контуров, связанных джозефсоновскими переходами таким образом, что разность фаз волновых функций на сегментах этих контуров скачкообразно меняет критический ток всей структуры от нуля до максимального и обратно при последовательном изменении квантовых чисел в каждом из контуров. Устройство представляет собой плоский чип с двумя квадратными контурами из алюминия. Эти контуры расположены друг над другом и, что самое важное, связаны между собой джозефсоновскими контактами (представляют собой два сверхпроводника, разделённых тонким слоем диэлектрика).

Важно отметить, что прибор может стать не только исследовательским инструментом. Он также может войти в состав квантовых компьютерных систем. Основным элементом таких систем являются квантовые биты, или кубиты. Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит — 1 или 0. Кубиты же находятся в суперпозиции двух состояний, то есть могут кодировать сразу логические единицу и ноль.

Созданный прибор может использоваться для детектирования квантовых состояний сверхпроводящих кубитов, если один из сверхпроводящих контуров будет заменён на кубит.

Подробнее об исследовании можно узнать здесь

Впервые удалось измерить электромеханические свойства тончайших нанотрубок

Исследователи из Университета ИТМО, МФТИ и Университета Авейру в Португалии совместно с коллегами из компании NT-MDT Spectrum Instruments предложили новый метод микроскопии нанообъектов. Сообщается, что учёным удалось впервые измерить электромеханические свойства нанотрубок диаметром в тысячу раз меньше человеческого волоса.

Изучение свойств нанотрубок необходимо для получения материалов с заданными характеристиками. Для этого применяют атомно-силовую микроскопию, основанную на сканировании поверхности образца с помощью специального зонда. Он представляет собой иглу с кончиком, размер которого составляет всего несколько тысячных долей микрона. При перемещении по образцу регистрируется силовое взаимодействие, что позволяет сформировать трёхмерную модель поверхности и определить электромеханические свойства объекта.

Однако в случае сканирования тончайших хрупких нанотрубок, не прикреплённых к подложке, контакт зонда с образцом может приводить к повреждению последнего. Учёным удалось решить проблему, предложив модифицированный метод атомно-силовой микроскопии: его суть заключается в том, что во время сканирования зонд перемещается к следующей точке измерения над образцом, не контактируя с ним.

Предложенный метод был опробован на нанотрубках из короткого пептида дифениаланина. Исследователи одновременно измерили упругость пептидных нанотрубок и описали, как они ведут себя в электрическом поле. Более того, специалисты впервые смогли напрямую измерить пьезоэлектрический отклик, то есть сигнал, характеризующий свойство объекта изменять размеры под действием электрического поля.

Ожидается, что предложенная технология поможет в создании новых биосовместимых материалов и миниатюрных устройств, в том числе для компьютерной отрасли. Подробнее об исследовании можно узнать здесь

Российские учёные протестировали прототип «квантового телефона»

Специалисты физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова протестировали так называемый «квантовый телефон» — систему, обладающую абсолютной защитой от возможного перехвата данных или подслушивания.

Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Иными словами, незаметное вторжение в систему невозможно.

За безопасность в протестированной в МГУ платформе отвечает разработанное российскими учёными оборудование. Оно обеспечивает распределение симметричных криптографических ключей по квантовому каналу в автоматическом режиме при подключении к действующим волоконно-оптическим линиям.

МГУ

МГУ

«Рабочее место квантового телефона — обычный персональный компьютер, в котором установлен оптоэлектронный модуль, соединённый оптическим волокном напрямую с сервером квантового распределения ключей. Кроме того, компьютер использует ПО, модифицированное специально для работы с этим оптоэлектронным устройством», — приводит сетевое издание «РИА Новости» слова исследователей.

Создание «квантового телефона» — это один из этапов проекта по развёртыванию в России университетской квантовой сети. Инициатива включена в программу развития Московского университета. 

Впервые показан эффект квантового смешивания волн на искусственном атоме

Российские исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с британскими коллегами из университета Роял Холлоуэй впервые продемонстрировали эффект, называемый квантовым смешиванием волн на искусственном атоме.

В экспериментах применялась сверхпроводящая квантовая система, физически эквивалентная одиночному атому. Такая система при охлаждении до сверхнизких температур способна испускать и поглощать отдельные кванты микроволнового излучения точно так же, как атомы взаимодействуют с квантами обычного света.

Искусственные атомы активно используются в исследованиях по квантовой оптике. Благодаря таким системам физики могут изучать процессы, которые сложно наблюдать в иных случаях — например, испускание и поглощение нескольких фотонов. Если настоящий атом в зеркальной полости излучает свет в произвольном направлении, то сверхпроводящая система, напротив, светит в заданную сторону. Эта особенность позволила группе физиков зафиксировать процессы рассеяния нескольких квантов света на искусственном атоме — смешивание волн.

«При наблюдении за указанной системой учёные увидели на выходе как исходное излучение, так и электромагнитные волны, получившиеся в результате взаимодействия с искусственным атомом, частоты которых зависели от характера возбуждения системы. Это указывало на квантовое смешивание волн — эффект, наблюдать который ранее на подобных системах не удавалось», — говорится в сообщении МФТИ.

Предполагается, что результаты исследований будут востребованы в том числе при разработке квантовых компьютеров. Дело в том, что изучаемый искусственный атом является кубитом, базовым блоком квантовых вычислительных систем. Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит — 1 или 0. Кубиты же находятся в суперпозиции двух состояний, то есть могут кодировать сразу логические единицу и ноль. С ростом количества использующихся квантовых битов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии, что позволяет создавать сверхпроизводительные компьютеры. 

Российский томограф поможет выявить повреждения в горизонтальных поверхностях

Исследователи из России разрабатывают передовой прибор, который позволит выявлять любые неоднородности в горизонтальных поверхностях и формировать 3D-модель соответствующего объекта.

Сообщается, что проект реализуют специалисты кафедры радиофизики и лаборатории «Методы, системы и технологии безопасности» Сибирского физико-технического института при Томском государственном университете (СФТИ ТГУ).

Речь идёт о создании передового томографа, в основу которого ляжет технология радиоволнового томосинтеза, предложенная в ТГУ. Как отмечают специалисты, прибор позволит в режиме реального времени видеть неоднородности, расположенные в горизонтальных поверхностях — например, камни и трещины в бетоне.

Сопутствующее программное обеспечение сможет выводить на экран 3D-изображение покрытия, выделяя дефекты разных типов — трещины, воздушные прослойки, инородные тела и пр.

«Новая разработка будет весьма чувствительной и позволит получать изображения высокого качества за счёт того, что она работает на сверхширокополосных сигналах и от неё не требуется высокая скорость движения», — отмечают исследователи.

Предполагается, что новый томограф позволит контролировать качество и состояние разных объектов. Прототип прибора планируется представить через год. 

Китай впервые в мире организовал канал квантовой связи между Землёй и спутником

Китайским специалистам, по сообщению агентства Xinhua, удалось впервые в мире организовать канал защищённой квантовой связи между спутником на орбите и наземным оборудованием.

Эксперимент проводился на базе космического аппарата QUESS — Quantum Experiments at Space Scale. Этот спутник был запущен 16 августа 2016 года с космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби (северо-западная провинция Ганьсу) с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-2D». Оборудование на борту QUESS предполагает проведение нескольких видов исследований на основе технологии квантовой телепортации.

Сообщается, что в ходе осуществлённого эксперимента обмен данными производился между спутником и наземной станцией; причём расстояние варьировалось от 645 до 1200 км. Учёные говорят, что во время пролёта спутника над Китаем появляется 10-минутное окно — за это время может быть сгенерировано и отправлено около 300 Кбит криптографических ключей.

Проведённый эксперимент открывает путь к формированию абсолютно защищённых линий связи, которые позволят вести секретные переговоры и пересылать крайне важные данные без опасений утечки. Дело в том, что системы квантовой связи попросту невозможно прослушать. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно похитить информацию, передающуюся по квантовым каналам, попросту невозможно. 

Noita — «рогалик» с физической симуляцией каждого пикселя

Независимая финская студия Nolla Games анонсировала игру под названием Noita. Проект представляет собой «рогалик» с физической симуляцией каждого пикселя. Что это означает, можно понять из трейлера ниже.

В данном случае разработчики позиционируют жанр как roguelite, а не roguelike, что указывает на отход от канонов. Тем не менее, локации в Noita генерируются случайным образом, а после смерти игру приходится начинать заново. Чем дальше пользователь забирается, чем сильнее становится и чем больше заклинаний создаёт, тем более разнообразными становятся окружения.

Проект работает на движке Falling Everything, который Nolla Games разработала сама. Он позволяет создать мир, в котором игрок может взаимодействовать с любым пикселем, каждый из которых имеет собственные химические и физические свойства. Так студия смогла создать необычные и красивые локации с высокой интерактивностью.

Команда Nolla Games состоит из Олли Харйолы (Olli Harjola), Петри Пурхо (Petri Purho) и Арви Тейкари (Arvi Teikari), которые работали над популярными инди-проектами The Swapper, Crayon Physics Deluxe и Environmental Station Alpha соответственно. Название их новой игры, Noita, переводится с финского языка как «ведьма».

Noita выйдет на ПК, но когда именно, не известно. Разработчики говорят, что проект поступит в продажу, «когда будет готов».

В России появится новая лаборатория для участия в экспериментах CERN

В Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» откроется новая лаборатория, сотрудники которой примут участие в экспериментах Европейской организация по ядерным исследованиям CERN.

Сообщается, что специалистам лаборатории предстоит реализовывать проекты для коллабораций LHCb и SHiP. Эксперимент LHCb проводится для исследования асимметрии материи и антиматерии во взаимодействиях b-кварков. Цель SHiP — найти объяснение тем явлениям, которые не описывает Стандартная модель физики элементарных частиц: это существование тёмной материи и отсутствие антивещества во Вселенной.

Для коллаборации LHCb учёные НИТУ «МИСиС» будут разрабатывать радиационно-стойкие кремниевые сенсоры, а также радиационно-стойкие сцинтилляторы и световоды для колориметра LHCb.

В свою очередь, для SHiP будут создаваться прототипы сверхпроводящих элементов магнитов, а также будет выполнена работа с эмульсионным нейтринным детектором.

Работать над проектами предстоит примерно 30 высокопрофессиональным специалистам. Это учёные не только из России, но и из-за рубежа. Ожидается, что лаборатория откроется в конце 2017 года, а завершить проекты планируется к 2020 году. После этого исследователи перейдут к решению других задач.

Отмечается также, что в рамках сотрудничества с CERN, НИТУ «МИСиС» и Неаполитанский университет имени Фридриха II откроют совместную аспирантуру для подготовки специалистов для ЦЕРНа. 

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥