Спины частиц — путь к холодным ноутбукам

Как пишет Денис Борн на сайт www.3dnews.ru, cовременные ноутбуки — это производительные системы, подчас не уступающие и даже превосходящие настольные ПК. Но большая вычислительная мощность сопровождается соответствующим тепловыделением электронных компонентов, что в случае портативных компьютеров является немаловажным фактором стабильности их работы и уровня комфорта для пользователя. Как утверждает профессор физики Техасского университета (Texas A&M University) Джейро Синова (Jairo Sinova), его новая разработка позволит не только снизить количество генерируемого тепла, но также изменит направление развития технологий обработки информации.

Синова и его коллеги из Кэмбриджской лаборатории Hitachi (Hitachi Cambridge Laboratory), Кэмбриджского университета (University of Cambridge) и Университета Ноттингема (University of Nottingham) опубликовали свою работу в известном издании Nature Physics. Ключ к решению проблемы тепловыделения — в способе обработки данных. Как объясняет Синова, в электронных устройствах используются потоки электрических зарядов для совершения операций, но побочный эффект — это появление лишнего тепла в проводниках: "Теоретически, чрезмерное его количество может расплавить компоненты ноутбука. Происходит потеря значительного объёма энергии". Исследование учёного сфокусировано на электронных спинах, направления которых могут быть использованы для записи и обработки информации. Разработанное исследователями устройство генерирует электроны с определённым направлением спина, соответствующим некоторой информации. Частицы затем передаются на расстояние, но спин каждой из них сохраняется, и его направление можно измерить.

Наибольшая сложность заключалась в дистанции, на которую можно передать электроны с неизменными спинами. Устройство Синова очень эффективно в этом отношении. Учёный испытывает оптимизм относительно будущего разработки и среди преимуществ называет функционирование при комнатной температуре, чего до сих пор не удавалось добиться.

Сан-Франциско: ученые нашли простой пример нарушения симметрии

Повторяющаяся тема в искусстве и науке — представление о симметрии — стала могущественным научным инструментом для анализа физических систем. Однако при определенных обстоятельствах происходит квантовая аномалия: законы квантовой физики рушат очевидную симметрию системы. После долгих поисков ученые из университета Сан-Франциско и национального университета Ла Плата (Аргентина) обнаружили относительно простой пример квантовой аномалии — взаимоотношение полярной молекулы с электроном.

Полярная молекула, хотя сама по себе нейтральна, имеет постоянное разделение электрического заряда — диполь. Этот диполь создает электрическое поле, которое, приобретя достаточную силу, становится способно улавливать электроны. Может ли такая система с избыточным электроном существовать как стабильный ион? Ответ на этот вопрос физики сформулировали на языке симметрии. В физике симметрия означает, что система продолжает функционировать тем же образом после того, как в нее были внесены изменения, такие как увеличение молекулы до больших масштабов и проведение соответственных корректировок в других параметрах системы. На первый взгляд, взаимодействие молекулы и электрона демонстрирует значительную независимость от масштаба: система "выглядит" той же самой из различных точек во времени и пространстве — по крайней мере, в терминах классической физики, которая представляет молекулу как диполь, а электрон — как точку, обладающую зарядом. Однако эта стройная картинка рассыпается, как только к данной системе применяется квантовая теория поля.

Подход с точки зрения квантовой теории поля требует процесса ренормализации, который снимает определенные математические бесконечности и противоречия квантового подхода. Кроме того, этот процесс делает энергетический уровень молекулы дискретным, или квантифицированным. Анализируя систему таким образом, исследователи обнаружили, что неизменность масштаба разрушается. Большой объем существующих данных, экспериментальных и теоретических, подтверждает их выводы.

В то время как все другие известные квантовые аномалии имеют место при высоких энергиях (к примеру, киральная симметрия в ядерной физике), работа дает основания предположить, что разрушение квантовой симметрии может произойти при гораздо меньших энергиях — в области взаимодействия электронов и молекул.

from: www.km.ru

add red. lent.