В ходе исследований японские разработчики создали CMOS-матрицу имеющую 128 пикселей по ширине и 96 пикселей по высоте. Каждый пиксель матрицы получил 480 ячеек аналоговой памяти (размер одной ячейки не уточняется). Сама память выполнена на основе конденсаторов, способных накапливать разное напряжение. Дело в том, что при съеме пиксели матрицы не способны выдавать фиксированное напряжение, а значит для хранения считываемых значений обычная память не подходит, поскольку она может записывать лишь логические 0 или 1.

Разработанная японскими исследователями матрица может быть объединена с другими такими же. В результате можно получить светочувствительный элемент с разрешением в несколько мегапикселей. Во время съемки чтение значений с пикселей происходит одновременно по всей матрице с одновременной записью этих значений в ячейки памяти. Такой подход позволили существенно улучшить качеству и частоту съемки.

Тем не менее, из-за использования памяти для каждого пикселя новая матрица имеет серьезное ограничение — она может последовательно сделать только 480 кадров. Затем потребуется чтение данных из памяти, их объединение и запись на уже стандартный носитель. Во время чтения из памяти матрицы съемка новых кадров невозможна. Это означает, что при непрерывной съемке каждые 480 кадров видеозапись будет прерываться.

Другие подробности о новой разработке японские исследователи пока не раскрывают. Кроме того, неизвестно, как скоро новая разработка станет выпускаться серийно.

#инженерия #оптика #технология
https://telegra.ph/Японцы-сумели-ускорить-CMOS-матрицы-12-19

Созданы высокоэффективные наноразмерные светодиоды, которые могут обеспечить высокоскоростную передачу информации в пределах и между чипами

Ученые из Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали структуру нового наноразмерного светодиодного источника света, характеристики которого позволят создать на его основе высокоэффективные и высокоскоростные оптические коммуникационные каналы. Малые габариты самого светодиода и требующейся ему электронной обвязки позволят связать этими каналами отдельные функциональные участки одного чипа или несколько чипов в единую сеть.

В настоящее время металлические проводники, обеспечивающие передачу сигналов между блоками одного чипа или несколькими разными чипами, все чаще и чаще становятся узким местом, ограничивающим быстродействие создаваемых электронных устройств. Одним из наиболее перспективных видов решения данной проблемы является замена электрических проводников оптическими или фотонными коммуникационными каналами. Но препятствием к использованию оптических каналов на кристалле чипа до последнего времени являлось отсутствие малогабаритного и высокоэффективного источника света, который может без труда быть интегрирован в структуру полупроводникового кристалла.

Новый светодиодный источник света, созданный голландскими учеными, в тысячу раз более эффективен, нежели любые его предшественники. Более того, его быстродействие столь велико, что он способен обеспечить гигабитные скорости передачи информации, которых вполне достаточно для удовлетворения всех нынешних и будущих потребностей. Еще одним из ключевых новшеств является то, что структура светодиода уже объединена со световым каналом и световодом, позволяющими передавать оптический сигнал строго в необходимом направлении.

Структура нового нано-светодиода создается на кремниевом основании, покрытом тонким слоем фосфида индия. Кремний представляет собой основной вид полупроводникового материала, из которого изготавливаются кристаллы почти всех чипов, но его некоторые электронные и оптические свойства не позволяют изготавливать из него эффективные источники света. Идеальным вариантом для создания источника света является фосфид индия, из которого изготовлены собственно светоизлучающие элементы светодиода.

Малые габариты светоизлучающих элементов светодиода обеспечивают их малую инерционность и высокую тактовую частоту работы. Даже опытные образцы новых светодиодов уже могут преобразовывать электрические сигналы в оптические со скоростью в несколько гигабит в секунду. А технология массового производства новых светодиодов, которая будет разработана немного позже, позволит получать партии таких устройств, разброс параметров которых будет находиться в допустимых пределах.

TLDR
В 2020-х мы станем свидетелями бума оптических компьютеров

#физика #технология #электроника #оптика
https://phys.org/news/2017-02-efficient-nano-led-door-faster-microchips.html

Физики из Университета Вены и Австрийской академии наук показали, что в квантовой механике может существовать ситуация, в которой нельзя определить точную причинно-следственную связь между событиями в эксперименте. Это первый эксперимент такого рода, в котором неопределенность причинности измеряется напрямую.

В квантовой механике принцип причинности часто оказывается устроенным довольно сложно. К примеру, запутанные состояния специальным образом нарушают локальность теории относительности: если взять две запутанные частицы и провести измерение над одной из них, это моментально (то есть быстрее скорости света) скажется на другой, как бы далеко она не находилась. При этом не нарушаются причинно-следственные связи — моментальной передачи полезной информации не происходит.

Основу эксперимента можно пояснить на таком примере. Пусть у нас есть число (например, единица), над которым мы хотим провести две операции: умножить его на два и возвести в квадрат. В классической ситуации, в зависимости от порядка операций, мы получим два разных результата. Пусть порядок операций будет зависеть от того, выпадет орел или решка при броске монеты. Тогда мы будем получать с вероятностью 50 процентов «четыре» и с вероятностью 50 процентов «два». Очевидно, что зная результат вычисления мы можем восстановить порядок операций и представить все результаты эксперимента как сумму двух путей вычисления.

В квантовой версии эксперимента порядок операций связан с состоянием «Кота Шредингера» — суперпозицией двух состояний. Роль числа в эксперименте будет выполнять состояние фотона (поляризация), а вместо умножения и возведения в степень будут происходить изменения поляризации. Аналогами математических операций являются «отзеркаливание» плоскости поляризации и превращение линейной поляризации в круговую или эллиптическую. От порядка этих операций зависит конечное состояние фотона. Чтобы обеспечить два варианта порядка операций для фотона необходимо создать две возможных траектории: в одной он будет проходить сначала через прибор A, потом B, в другой — наоборот. Суперпозиция двух траекторий может возникнуть, например, если направить одиночный фотон на светоделитель, полупрозрачное зеркало.

#физика #кванты #свет #оптика #эксперимент
https://telegra.ph/Prichinno-sledstvennuyu-svyaz-sdelali-odnovremenno-pryamoj-i-obratnoj-03-28

Физики из Массачусетского технологического института, Университета Шербрука и компании Elenion разработали фотонную микросхему, предназначенную для алгоритмов глубокого обучения. По словам авторов, фотонные вычислители способны решать некоторые задачи гораздо быстрее, чем их электронные аналоги — например, это касается умножения матриц. Эти задачи часто возникают при глубоком обучении нейросетей и представляют наибольшую вычислительную сложность. Ученые протестировали работу нейросети, обучив ее распознавать гласные звуки.

Фотонный чип представляет собой сеть из взаимосвязанных волноводов, причем эти связи могут программируемо изменяться. По словам авторов, с помощью такой системы можно реализовать практически любые матричные операции. Более того, для их выполнения требуется гораздо меньше энергии и времени, чем в обычных компьютерах. Финальная версия устройства будет состоять из большого количества слоев.

#физика #технология #ML #оптика
https://telegra.ph/Fotonnuyu-nejroset-nauchili-raspoznavat-glasnye-06-13

Артем Коржиманов о рентгеновском излучении, излучении электронов и ионизации газа.
#постнаука #микроскопия #рентгеновское_излучение #свет #оптика #электрон #физика #лазер postnauka.ru/video/78296

В Гамбурге состоялась церемония открытия Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) — мощнейшего в мире источника рентгеновского излучения. Его строительство началось в 2009 году, а в начале мая 2017 года на нем сгенерировали первый пучок рентгеновского излучения. Светимость XFEL в среднем в 10 тысяч раз выше, чем у синхротронов — других мощных источников рентгеновских лучей. Основное предназначение установки — исследование атомарной структуры материалов, а также быстрых реакций.

#лазер #физика #оптика #установка #экспериимент
https://nplus1.ru/news/2017/09/01/XFEL

Когда мы говорим «гибридная фотоника», то подразумеваем не только смесь электроники и фотоники, но и комбинацию органики и неорганики, — рассказывает руководитель лаборатории гибридной фотоники Павлос Лагудакис. — Сначала мы проводили исследования с неорганическими материалами. Но они требуют низких температур, что неудобно. Поэтому мы стали работать с олигомерами — органическими полимерами. Они выглядят как спагетти. Когда мы делаем органический полупроводник, то как бы кладём на плату наноспагетти — слой за слоем. Получается этакий полезный для науки пирог

#физика #оптика #фотоника #технология #полупроводники #конденсат
https://telegra.ph/Koktejl-polyariton--Kak-zastavit-svet-reshat-nashi-problemy-05-06