Квантовые вычисления выходят в космос

06.10.2026

Космос предъявляет к вычислительной технике требования, с которыми практически невозможно столкнуться на Земле. Вакуум, радиация, сильные вибрации при запуске, перепады условий освещения и ограниченные возможности обслуживания превращают даже относительно компактное устройство в сложную инженерную систему. Тем интереснее результат исследователей из Венского университета, которым впервые удалось запустить квантовый компьютер непосредственно в космосе и подтвердить его работоспособность на орбите.

Аппарат отправился в космос в июле 2025 года на ракете Falcon 9. Сам факт доставки устройства на орбиту, однако, был лишь началом эксперимента. Перед запуском специалисты провели длительные испытания, поскольку квантовые системы значительно чувствительнее обычной электроники к внешним воздействиям. Особенно сложной задачей стало обеспечить сохранность компонентов во время старта ракеты, когда аппаратура испытывает сильные вибрации и механические нагрузки. Для защиты конструкции исследователи использовали титановые опорные пластины, а хрупкие оптические волокна дополнительно закрепили эпоксидной смолой.

Еще одной проблемой стала регистрация фотонов. Для этого в системе установили шесть кремниевых лавинных фотодиодов (SPAD), однако даже после масштабных вибрационных испытаний до орбиты добрались только три из них. Уже в космосе выяснилось, что интенсивный солнечный свет создает настолько сильный фоновый шум, что полноценные измерения становятся невозможными. Поэтому исследователям пришлось выбирать специальные интервалы продолжительностью 30 минут, когда Луна находилась в тени Земли и условия для работы фотодетекторов становились более подходящими.

Не менее серьезным испытанием оказалась радиация. Орбитальный аппарат подвергался воздействию поясов Ван Аллена, которые формируются магнитным полем Земли и удерживают заряженные частицы, в том числе электроны и протоны. Ученые заранее учитывали эту угрозу и разместили оборудование внутри корпуса из алюминия аэрокосмического класса. Такая защита хорошо сдерживала электроны, но не обеспечивала аналогичной защиты от протонов. В результате работа фотонных детекторов все же оказалась под воздействием радиационных помех.

Проблемы возникли даже с материалами, которые на Земле казались вполне подходящими. Клей, примененный для закрепления лазера, в условиях вакуума начал разрушаться и загрязнять оптические элементы. Последствия оказались весьма ощутимыми: выходная мощность лазера уменьшилась с 20 мВт до 4 мВт. Для обычной аппаратуры подобные изменения могли бы означать необходимость ремонта или замены компонента, но находившийся на орбите квантовый эксперимент лишен такой возможности. Поэтому исследователям пришлось работать с тем состоянием системы, которое удалось получить после запуска.

Несмотря на все эти сложности, специалистам удалось провести ключевую проверку. Их интересовало, могут ли фотоны, проходящие через схемы устройства, оставаться неразличимыми - свойство, имеющее принципиальное значение для работы квантовых технологий. Предварительное моделирование на Земле показало, что нужное состояние должно возникнуть при достижении кристаллами, испускающими фотоны, температуры 32,5°C. Именно такую температуру исследователи впоследствии наблюдали уже на орбите, получив экспериментальное подтверждение расчетов.

Пока этот эксперимент нельзя назвать полноценной системой космической обработки данных. Спутник по-прежнему не получил универсального квантового компьютера, способного заменить наземные вычислительные центры. Однако сама идея имеет важное практическое значение. Сегодня космические аппараты способны собирать огромные объемы необработанной информации, но для ее полноценной обработки многие данные приходится передавать на Землю. Пропускная способность нисходящего канала и доступность наземных станций при этом ограничивают объем информации, который можно передать.

<< Назад: Наши взмахи при ходьбе - не только координация 06.10.2026

>> Вперед: Мозг помнит задачу без подсказок и меняет стратегию при изменении обстоятельств 05.10.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива IP-ядра 8051 работают в 15 раз быстрее 16.05.2013 Польский разработчик IP-ядер DCD выпустил новую версию ядра 8051, работающую в 15 раз быстрее оригинальной. DP8051 является пятым поколением IP-ядер 8051 в списке достижений Digital Core Design. На тестовой программе Dhrystone 2.1 оно показало быстродействие большее от 11,46 до 15,55 раз, что стало результатом применения конвейерной RISC архитектуры с быстродействием 300 MIPS. Оптимизированное по скорости 8-битное программное ядро предназначено для работы как с быстрой (обычно на кристалле) так и с медленной (внешней) памятью. Широкий ряд дополнительных функций и периферийных устройств позволяет инженерам адаптировать ядро для конкретных приложений и/или аппаратных требований. Более того, ядро было спроектировано с особым вниманием к отношению потребления к производительности благодаря использованию развитого блока управления питанием (PMU), а также от 2 до 15 источников прерываний, 4 уровней прерываний, 2 указателей данных, USB-устройства, контроллера Ethernet, до 4 таймеров/счетчиков, 2 УАПП, 4 портов ввода-вывода и т.д. В зависимости от конфигурации конструктор может выбрать модуль сравнения/захвата, сторожевой таймер, ведущий/ведомый контроллер шины I2C, Quad SPI, сопроцессор с плавающей запятой или целочисленный сопроцессор. Результат DP8051 в Dhrystone 2.1 показал превышение скорости от 11,46 до 15,55 раза по сравнению с оригинальным Intel 80C51 на той же частоте. Для сравнения быстродействия ядер был использован один и тот же компилятор Си с одинаковыми настройками. Это быстродействие может быть использовано для устройств с малым энергопотреблением, где частота ядра может быть в 10 раз ниже, чем в оригинальной реализации, без снижения быстродействия. DP8051 также как и другие IP-ядра 8051 от DCD, имеет встроенную поддержку аппаратного отладчика DoCD, который обеспечивает возможность отладки всей системы на кристалле (СнК). В отличие от других отладчиков на кристалле, DoCD обеспечивает отладку без вмешательства в работающее приложение. Он также эффективно экономит время конструктора, благодаря аппаратной трассировке, названной Instructions Smart Trace buffer (IST). IST перехватывет команды не мешая их выполнению, и поэтому перехватывает адреса не всех исполняемых команд, а только тех из них, которые относятся к началу трассировки, условным переходам и прерываниям. Этот метод не только экономит время, но и позволяет уменьшить размер буфера IST и увеличить историю трассировки. Перехваченные команды читаются программой DoCD-debug, анализируются и представляются пользователю в виде кода ассемблера и соответствующих команд Си.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026