Шведские ученые создали дисплей с рекордной плотностью пикселей

Ученые из Швеции разработали новую технологию дисплеев с самыми маленькими из когда-либо созданных пикселей, способную воспроизводить максимальное разрешение, которое способен воспринимать человеческий глаз. Этот прорыв может переопределить будущее виртуальной и дополненной реальности, создавая изображения, неотличимые от реальной жизни. Над исследованием совместно работали специалисты из Технологического университета Чалмерса, Гётеборгского университета и Уппсальского университета.

Их инновация, получившая название Retina E-paper, использует наночастицы для управления рассеиванием света, достигая естественного воспроизведения цветов, которые можно электрически настраивать. Четкость экрана зависит от размера и количества его пикселей, но современные технологии, такие как micro-LED, достигают предела, когда пиксели уменьшаются до размера менее одного микрометра. Технология Retina E-paper преодолевает этот барьер с пикселями размером всего 560 нанометров, что меньше длины волны видимого света.

Оптическим поведением каждого пикселя управляют наночастицы оксида вольфрама. Изменяя их размер и расположение, исследователи могут тонко настраивать отражение света, создавая красные, зеленые и синие оттенки. Небольшое напряжение может «выключить» пиксели, делая их черными. Размер области отображения соответствует размеру человеческого зрачка и достигает разрешения, превышающего 25 000 пикселей на дюйм (ppi), что примерно в 150 раз плотнее, чем у большинства экранов смартфонов.

В отличие от светодиодных или OLED-дисплеев, Retina E-paper не излучает собственный свет. Вместо этого она отражает окружающий свет, подобно тому, как переливаются цветом перья птиц. Этот подход кардинально снижает энергопотребление и позволяет размещать экран очень близко к глазу. Чтобы продемонстрировать технологию, команда воссоздала картину Густава Климта «Поцелуй» на поверхности размером всего 1,4 на 1,9 миллиметра, что примерно составляет одну четырехтысячную часть площади дисплея смартфона. Несмотря на крошечный размер, изображение сохранило впечатляющую детализацию.

Исследователи полагают, что Retina E-paper может преобразовать то, как люди воспринимают цифровые среды. Ее естественная цветопередача и ультравысокая плотность пикселей делают ее идеальной для компактных устройств, таких как шлемы виртуальной или дополненной реальности. Технология нуждается в дальнейшей доработке, но ученые уверены, что она сыграет важную роль в своей области и в конечном итоге повлияет на жизнь каждого. Воспроизводя визуальную точность реальности, ретина E-paper приближает науку к созданию виртуальных миров, которые человеческий глаз не сможет отличить от настоящих.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

BrainCo представила „чувствующую“ кисть для роботов

Встроенные сенсоры различают твёрдость и текстуру предметов и помогают выполнять тонкие операции.

Компания BrainCo представила новое поколение кисти для роботов и протезов под названием Bionic Dexterous Hand Revo2. Это развитие многолетних наработок компании в области бионических протезов, теперь они легли в основу более амбициозного курса на embodied intelligence, где от манипуляторов ждут не только хват, но и тонкую работу с предметами.

Revo2 создана с учетом эргономики и компактности. Длина 16 см, ширина 7,6 см, масса 383 г. Заявлена точность 0,1 мм, усилие хвата 50 Н и перенос веса до 20 кг. По соотношению силы хвата к массе получается 52,6, что для класса легких манипуляторов выглядит очень заметно. Устройство поддерживает широкий диапазон питания до 64 В и разные протоколы связи, а также оснащено мультисенсорной тактильной системой.

Производитель объясняет ставку на «человеческую» компоновку усложнением задач, которые решают роботы. Если раньше хватало перевозить предметы, то теперь нужны аккуратные движения и координация. Считается, что разработка кисти дает почти половину всей инженерной сложности человекоподобного робота. В Revo2 для этого применили новые сочленения, точные передачі и легкую интеграцию узлов. Подход «вычитать миллиметры» из каждой детали, по словам BrainCo, дал «умножение» по эффективности.

При габаритах, сопоставимых с ладонью взрослой женщины, Revo2 весит примерно как шесть куриных яиц и на 20% легче среднего уровня по рынку. При этом усилия 50 Н достаточно для бытовых и многих легких производственных задач. В повседневных сценариях обычно требуется 30–40 Н, так что кисть справится с типичной рутиной и способна поднять предмет весом до 20 кг, например бутыль для кулера.

Отдельно отмечен низкий шум, не выше 50 дБ, то есть тише офисного фона. Для надежности добавлены защиты от столкновений, перегрева и перегрузки по току. Это снижает вероятность отказов и делает устройство уместным в лабораториях, в домашней робототехнике и в индустрии.

Ключевая особенность Revo2 — тактильное восприятие. Датчики встроены прямо в пальцы, поэтому кисть не только захватывает, но и «чувствует» предметы. 3D-сенсоры распознают давление на кончики, твердость и фактуру поверхности, направление приложенной силы и даже близость объекта. Такая обратная связь позволяет различать хрупкость и упругость, точнее дозировать усилие и координировать движения глазами и «пальцами». В качестве демонстрации производитель приводит пример с легким поджигом спички.

Сферы применения охватывают умный дом, где нужны аккуратные действия вроде стирки и готовки, и промышленность, где важны сборка, сварка и контроль качества. Рынок embodied intelligence растет быстрыми темпами, спрос на «ловкие» кисти будет увеличиваться. BrainCo говорит, что сосредоточится на практических кейсах и расширении реального внедрения бионических манипуляторов в разных областях.

Китай представил первого полностью модульного робота с искусственным интеллектом

Китайская компания Direct Drive Tech представила D-Infinite — первого в мире модульного робота с искусственным интеллектом. Его уникальность заключается в способности менять состав и использовать различные компоненты в зависимости от текущих потребностей и задач.

Бесшумный сверхзвуковой самолет NASA X-59 совершил свой первый полет

В минувший вторник на секретной базе ВВС США в Палмдейле успешно завершился первый испытательный полет уникального бесшумного сверхзвукового самолета NASA X-59 (QueSST) — детища Skunk Works (подразделение Lockheed Martin).

Разработчикам Х-59 удалось решить крайне сложную задачу — с помощью совершенно новой аэродинамики избавиться от оглушительных звуковых ударов мощностью до 140 децибел в момент преодоления звукового барьера, что прежде создавало большие проблемы для жителей близлежащих городов.

Для Х-59 характерны необычно длинный, заостренный нос, специальная форма фюзеляжа и крыльев, рассекающих единую ударную волну на несколько. В результате прежние 140 Дб снизились до вполне приемлемых 60-80 децибел, что примерно соответствует хлопку закрывающейся двери автомобиля.

Однако стоит уточнить — первый полет Х-59 проходил на дозвуковой скорости. Полеты на сверхзвуке начнутся в ближайшие месяцы и сразу над населенными пунктами, после чего специалисты NASA планируют собрать отзывы жителей об уровне звукового эффекта. При положительном результате запрет на полеты будущих пассажирских сверхзвуковых самолетов над населенными пунктами будет пересмотрен регуляторами.

Китай построил реалистичных роботов-медуз для бесшумного подводного наблюдения

«Подводный призрак» на выставке. Северо-Западный политехнический университет

Стирая грань между биологией и робототехникой, китайские ученые выводят биомимикрию на новый уровень, создав небольшую бионическую медузу с низким потреблением энергии, которая по форме и движениям настолько похожа на настоящую, что ее почти невозможно отличить от настоящей.

Разработанный в Северо-Западном политехническом университете города Сиань, провинция Шэньси, робот-медуза, получивший прозвище «подводный призрак» (水下幽灵), был тщательно спроектирован, чтобы не только выглядеть как полупрозрачное океанское существо, но и двигаться подобно ему. Инженеры сообщают, что робот использует новые электрогидравлические мышечные приводы и гидрогелевые электроды для имитации движения медузы в воде, потребляя при этом всего около 28,5 милливатт энергии.

Ученые демонстрируют механизмы, которые обеспечивают бионической медузе ее реалистичные движения. Северо-Западный политехнический университет

Робот диаметром всего 12 см (4,7 дюйма) и весом 56 граммов также оснащён встроенной камерой и чипом искусственного интеллекта для захвата и идентификации подводных объектов, что потенциально открывает новые горизонты в области глубоководного наблюдения и исследования. Благодаря низкому энергопотреблению этот тип устройств больше подходит для дальнего мониторинга, чем для кратковременных исследовательских погружений.

Хотя основные характеристики широко представлены, менее известны такие детали, как глубина погружения, скорость, коммуникационные возможности и предназначение. И хотя он спроектирован так, чтобы выглядеть так, словно это взрослая медуза, из-за чего морским обитателям и людям сложно определить его как синтетический, любой биолог быстро определит проблему: хищничество. Учитывая, что морские черепахи принимают пластиковые пакеты за медуз , легко представить, что эти подводные призраки могли бы вместо этого следить за пищеварительной системой животных, добывающих корм.

Тем не менее, медузы уже более десяти лет находятся в центре внимания биомимикрии, и инженеры стремятся использовать природу для создания новых технологий. В прошлом году Калифорнийский технологический институт (Caltech) представил результаты своей работы по созданию глубоководного зонда , вдохновлённого медузами, который использует механизмы движения и движения этих древних свободноплавающих книдарий.

«Медузы — первые исследователи океана, они достигают самых глубоких уголков и прекрасно себя чувствуют как в тропических, так и в полярных водах», — сказал тогда инженер Джон Дабири, профессор кафедры Centennial в Калифорнийском технологическом институте. «Поскольку у них нет мозга и способности чувствовать боль, мы смогли совместно со специалистами по биоэтике разработать эту биогибридную роботизированную систему, соблюдая этические принципы».

Роботы-исследователи медуз

В 2020 году в Университете штата Северная Каролина также был разработан прототип мягкого робота, вдохновленный медузами, предназначенный как для использования под водой, так и в качестве потенциального вспомогательного средства при проведении медицинских процедур.

Однако эта последняя инновация выводит биомимикрию на совершенно новый уровень: прозрачное тело и реалистичные щупальца (к счастью, без жалящих нематоцист ) выводят её на новый уровень. Устройство оснащено электростатическим гидравлическим приводом (ЭГП), который точно имитирует нейронные сигналы, обеспечивающие медузам их знаменитое импульсное движение.

Проект возглавил профессор Кай Тао из школы машиностроения и электротехники NPU, который к настоящему времени создал несколько впечатляющих технологий биомимикрии, в том числе изящного 470-килограммового (1036 фунтов) мягкого робота, похожего на ската манты, который скользит под водой почти как настоящий. В 2021 году ученые продемонстрировали его возможности по сбору данных, включая возможность погружаться на глубину до 1025 м (3363 фута), в районе островов Сиша (Парасельские) в Южно-Китайском море. Исследователи из университета также разрабатывают способы оптимизации прыжковой локомоции в робототехнике, используя подсказки от насекомых, земноводных и позвоночных, а также изучают использование ботов в стиле гекконов .

Совсем как настоящий, но вместо жалящих щупалец — камера и чип с искусственным интеллектом. China Daily/Северо-Западный политехнический университет

По данным китайских СМИ, Тао продемонстрировал медузу в действии на записи видеонаблюдения государственных СМИ, показав, как она перемещается в разных условиях воды и точно распознает объекты, включая эмблему НПУ и рыбу-клоуна.

21 октября Тао Кай сообщил официальной газете Министерства науки и технологий Китая Science and Technology Daily , что «низкое энергопотребление, низкий уровень шума и высокие биомиметические характеристики этого биомиметического робота-медузы дают ему уникальные преимущества в таких сценариях, как скрытый мониторинг в глубоководных районах, наблюдение за экологически уязвимыми районами и точный осмотр подводных объектов, предоставляя инновационное решение для ключевых технических проблем, возникающих при исследовании экстремальных глубоководных сред».

Китайская компания Yuejiang Robotics анонсировала продажи робопса Rover X1

Цена робота всего около 85 тысяч рублей производитель позиционирует его как интеллектуального домашнего многофункционального робота, который может перемещать предметы и следовать за человеком.

Rover X1 оснащен системой двойного машинного зрения. Эта система позволяет роботу собирать данные об окружающей среде в режиме реального времени и принимать автономные решения. Робособака задумана как вездеходная конструкция — она может передвигаться на колесах или на ногах, сохраняя устойчивость при транспортировке грузов.

Учёные создали мощные мышцы для роботов — человек с такими мог бы поднять слона

Учёные из Национального института науки и технологий в Ульсане (UNIST), Южная Корея, разработали перспективную искусственную мышцу для роботов. Она представляет собой полимер с вкраплениями магнитов с памятью формы и впервые сочетает гибкость и прочность — главные особенности мышц человека и животных. Будь у человека такие мышцы, он одной рукой смог бы удержать целого слона. Это ценнейшая разработка для гибкой робототехники.

Созданный учёными материал способен переключаться между мягким и жёстким состояниями, что, например, позволит человекообразным роботам поднимать грузы, в 4000 раз превышающие их собственный вес.

Известная проблема традиционных искусственных мышц — компромисс между высокой растяжимостью, прочностью и способностью производить значительную мышечную работу: либо материал способен сильно деформироваться (растягиваться и сжиматься), но при этом развивает слабую силу, либо обеспечивает мощное усилие, но с минимальными сокращениями. Новый композит на основе стеарилметакрилата с добавлением микрочастиц неодим-железо-бора (NdFeB) преодолевает этот барьер, сочетая температурный и магнитный контроль для управления жёсткостью мышцы в реальном времени.

Предложенная учёными из Южной Кореи методика создания мышцы включает двойную сшивку полимера: химическую — на основе молекулярных связей, и физическую — за счёт эффекта кристаллизации. Под нагревом материал становится мягким. В таком состоянии в сильном магнитном поле мышце придают необходимую форму и дают остыть. Магниты NdFeB упорядочиваются в материале в его мягком состоянии и в дальнейшем могут возвращаться к заданной форме (мышечной памяти) при включении наведённого магнитного поля. Дополнительно нагрев позволяет материалу без повреждения сильно растягиваться или сжиматься, а после охлаждения он становится твёрдым «как сталь».

Эксперименты показали, что материал способен удлиняться до разрыва на 1274 % (более чем в 12 раз), сокращаться при сжатии на 86,4 % (вдвое превышает возможности человеческой мышцы), а совершаемая мышечная работа достигает 1150 кДж/м³ — в 30 раз выше, чем у биологической ткани. Жёсткость варьируется от 213 кПа (как у резины) до 292 МПа (как у твёрдого пластика), то есть в диапазоне, отличающемся в тысячу раз. В жёстком состоянии полоска искусственной мышцы массой 1,2 г выдерживает 5 кг, а в мягком — 1 кг при одновременном растяжении.

Новый материал далёк от коммерческого применения, но открывает большие перспективы для мягкой робототехники: роботы смогут сочетать мягкость для безопасного взаимодействия с людьми и жёсткость для тяжёлых работ — это идеально для домашних помощников, экзоскелетов и медицинских инструментов. Однако остаются нерешёнными проблемы, такие как медленная реакция на нагрев и охлаждение, непрактичные в реальной эксплуатации, а также вопрос о создании магнитного поля, достаточно сильного для активации мышечной памяти. Всё это требует дальнейших исследований.

Имплант меньше крупинки соли — учёные создали микрочип, который год считывает активность мозга без проводов

Фиксирует сигналы, не раздражает ткани и не требует операции.

Исследователи из Корнеллского университета создали нейроимплант, который настолько миниатюрен, что умещается на поверхности кристаллика соли. При этом он способен на протяжении более года беспроводным способом фиксировать активность головного мозга у живого животного.

Разработка получила название MOTE — microscale optoelectronic tetherless electrode. Этот микрочип открывает путь к долговременному мониторингу нейронной активности без необходимости в инвазивных методах и крупногабаритных системах. Проектом руководили профессор Алиоша Молнар из Школы электротехники и вычислительной техники Корнелла и его бывший коллега по лаборатории, а ныне преподаватель Технологического университета Наньян (NTU) Сану Ли.

Размер устройства составляет всего около 300×70 микрон. Оно питается за счёт безопасного излучения в красном и ближнем инфракрасном диапазоне, проходящего сквозь мозговую ткань. Передача информации обратно осуществляется через слабые оптические импульсы: именно в таких вспышках зашифрованы сигналы нейронов.

Энергия света преобразуется в питание с помощью диода на основе арсенида алюминий-галлия. Тот же элемент используется для отправки данных наружу. Кроме того, в структуре чипа предусмотрен малошумящий усилитель и оптический кодировщик — оба созданы по тем же технологиям, что применяются при производстве стандартных микросхем.

По словам Молнара, это самый компактный имплант, способный регистрировать электрическую активность мозга и передавать её по беспроводному каналу. Для оптимальной энергоэффективности инженеры применили импульсно-позиционную модуляцию — метод кодирования, широко используемый в спутниковых оптических системах связи.

Перед внедрением в живые организмы устройство протестировали на культурах клеток. Затем его имплантировали в зону коры мозга лабораторных мышей, отвечающую за восприятие сигналов от усов. В течение года прибор стабильно фиксировал как одиночные всплески нейронов, так и медленные колебания синаптической активности. При этом поведение животных не менялось — они сохраняли нормальную подвижность и здоровье.

Главной задачей разработчиков было создание импланта, который бы не раздражал ткани. Как пояснил Молнар, традиционные электроды и волокна зачастую вызывают воспалительную реакцию из-за механического трения: мозг немного смещается относительно вживлённого компонента. MOTE настолько мал, что практически не нарушает окружающие структуры, при этом позволяет получать данные быстрее, чем визуализирующие методы, и не требует модификации нейронов.

Уникальный состав полупроводниковой начинки делает возможным получение сигнала даже в условиях МРТ-сканирования — чего нельзя добиться с обычными имплантами. Кроме того, технология может быть адаптирована для размещения в области спинного мозга или встраивания в замену черепной кости с целью непрерывного наблюдения.

Саму концепцию Молнар выдвинул ещё в 2001 году. Однако реальная работа началась только спустя десятилетие, когда он подключился к междисциплинарной инициативе Cornell Neurotech, объединяющей исследователей из разных факультетов университета.

Релиз андроида IRON от компании XPeng

Андроид имеет синтетические мышцы, мягкую кожу, гибкий позвоночник и очень подвижные руки — 22 степени свободы в ладонях, что близко к возможностям человеческой кисти.

Робот совмещает зрение, понимание языка, передвижение и взаимодействие с людьми в одной архитектуре. Он изначально обучен для реального мира, а не только на симуляциях. Старт продаж в 2026 году.

Китайская компания Xpeng (специализируется на автомобиле и робото-строении) презентовала встраиваемые дисплеи в солнцезащитные козырьки автомобилей

На них роботакси Xpeng будут показывать имя пассажира, чтобы тому было проще найти нужную машину, а также намерения ИИ: например, если он хочет пропустить пешехода. Также авто сможет подавать сигналы другим водителям, отпугивать воров и грабителей и включать сигналы SOS.

Использование таких дисплеев начнëтся уже в 2026.

Новая краска для крыш блокирует 97% солнечного света и притягивает воду из воздуха

Ученые из Сиднейского университета совместно со стартапом Dewpoint Innovations разрабатывают нанополимерное покрытие, превращающее крыши в источник прохлады и пресной воды. Особая белая краска отражает до 97% солнечных лучей, поддерживая температуру внутри помещений на 6 °C ниже уличной, и генерирует до 390 мл воды на квадратный метр в день.

Технология работает за счет разницы температур: водяной пар конденсируется на покрытии, образуя струйки капель, которые затем скатываются по гладкой поверхности и собираются для дальнейшего использования. Испытания показали, что покрытие может генерировать до 390 мл воды на квадратный метр ежедневно.

Масштабное исследование показало, что витамин D в три раза замедляет старение

На крыше среднего жилого дома покрытие способно собрать достаточно воды для базовых нужд семьи. При этом краска может работать в сочетании с обычной системой сбора дождевой воды. Например, в Сиднее, где среднегодовое количество осадков составляет около 1 м, объем собранной дождевой воды может быть примерно в шесть раз больше, чем влаги, получаемой с покрытия.

Полугодовые испытания на крыше Сиднейского центра нанотехнологий показали, что роса собирается более 32% времени, а покрытие сохраняет свои свойства под палящим солнцем Австралии. Это подтверждает его способность работать в реальных климатических условиях.

Покрытие выполнено из поливинилиденфторида и сополимера гексафторпропена, а не из обычного диоксида титана, как большинство белых красок. Пористая структура материала рассеивает солнечный свет во всех направлениях, создавая самоохлаждающуюся поверхность без бликов и химического разрушения с течением времени.

Разработчики уверены, что бо́льшие площади покрытия смогут обеспечивать водой не только бытовые нужды, но и системы садоводства, охлаждения или производства водорода. Роса образуется даже в засушливых и полузасушливых регионах, где повышается ночная влажность.

Dewpoint Innovations уже масштабирует технологию — разрабатывает водорастворимую краску, которую можно наносить стандартными валиками или распылителями. «Это энергосберегающее решение превращает крыши в надежные источники чистой воды и прохлады, помогая решать насущные проблемы нашего времени», — говорит генеральный директор Перзаан Мехта. Коммерческий релиз ожидается в ближайшем будущем.

Думали, что «мощность = размер»? Немцы «сломали» физику и упаковали лазер размером с комнату в коробок

В руке — как фонарик, по мощности — как целая лаборатория. А главное, эффективность более 80%.

Исследователи из Штутгартского университета совместно с компанией Stuttgart Instruments GmbH представили миниатюрный лазер, который помещается на ладони, но по эффективности превосходит установки размером с комнату. Новый источник сверхкоротких световых импульсов показал рекордный коэффициент полезного действия — более 80%, что более чем вдвое выше уровня традиционных систем. Это достижение может изменить подход к использованию ультрабыстрого света в промышленности, медицине и квантовых исследованиях.

Долгое время короткоимпульсные лазеры оставались громоздкими, сложными и энергоёмкими устройствами. Для их стабильной работы требовались массивные охлаждающие контуры и дорогостоящие оптические узлы, а эффективность редко превышала 30–35%. Несмотря на высокую мощность, значительная часть энергии уходила в тепло. Штутгартским инженерам удалось сохранить прежние характеристики — длительность импульсов, диапазон частот и выходную мощность — в приборе, занимающем всего несколько квадратных сантиметров.

Проектом руководил профессор Харальд Гиссен, один из ведущих специалистов в области фотоники. Команда доказала, что достижение 80-процентного преобразования входной энергии в полезное излучение не только реально, но и технологически устойчиво. Для сравнения: большинство существующих аналогов теряют почти 2/3 подведённой мощности в виде тепловых потерь.

Короткоимпульсные лазеры испускают вспышки длительностью фемтосекунды — квадриллионные доли секунды. За счёт этого они могут концентрировать огромную энергию в невероятно короткие промежутки времени. Такие установки применяются в микрообработке материалов, высокоточной хирургии, молекулярной визуализации и производстве микросхем, где важна предельная точность и минимальное тепловое воздействие. Но объединить компактность и высокий КПД в одном корпусе долгое время не удавалось.

Главный автор исследования, доктор Тобиас Штайнле, объясняет, что генерация сверхкоротких импульсов требует одновременно усиливать входной пучок и охватывать широкий спектр длин волн. Обычно это противоречивые задачи: широкополосные усилители строятся на коротких кристаллах, тогда как энергоэффективные используют длинные. Попытки соединить несколько коротких элементов в последовательную цепочку теоретически выглядели многообещающе, но на практике приводили к нестабильности и усложняли настройку оптического тракта.

Штутгартская группа нашла другой путь. Вместо серии кристаллов она применила один короткий элемент, через который световой импульс проходит несколько раз, каждый раз перенастраиваясь и синхронизируясь. Такой метод, известный как многопроходное оптическое параметрическое усиление, позволил сохранить широкий спектр и резко повысить энергетическую отдачу.

Получившийся лазер генерирует импульсы короче 50 фемтосекунд, состоит всего из 5 компонентов и занимает площадь меньше ладони. Он не требует сложного охлаждения и точной юстировки, поэтому может использоваться в переносных устройствах.

Авторы считают, что сочетание компактности, регулируемого диапазона длин волн и высокой эффективности сделает технологию востребованной далеко за пределами научных лабораторий. Подобные источники излучения смогут работать в медицинских приборах, сенсорах для анализа газов, системах экологического контроля и мобильных установках для диагностики. Лёгкие и экономичные устройства способны выполнять задачи, для которых сейчас нужны оптические комплексы размером с холодильник, — от микрохирургии до квантового анализа вещества.

Вместо расплавленного металла — точная укладка атомов. Перестановка в кристаллах открыла дорогу к межконтинентальному квантовому интернету на 4000 км

Температура 2000°C убивает когерентность, но что, если продлить кубитам жизнь другим путём?

Американские учёные сделали шаг, который может привести к созданию глобального квантового интернета — системы, где квантовые компьютеры смогут обмениваться данными на расстояниях в 1000 километров. Исследователи из Университета Чикаго разработали метод, позволяющий соединять квантовые устройства через оптоволоконные линии на дистанции до 2000 километров, что более чем в 500 раз превышает предыдущие возможности подобных технологий.

Проблема квантовой связи заключается в том, что состояние запутанности между частицами, обеспечивающее передачу информации, сохраняется лишь очень короткое время. Даже малейшее воздействие среды — тепловые колебания, шум или вибрации — разрушает хрупкое квантовое состояние. До сих пор учёным удавалось поддерживать связь между квантовыми системами на расстоянии не более нескольких километров: при увеличении длины кабеля квантовая когерентность — согласованность квантовых состояний — быстро терялась.

Команда под руководством профессора Тяня Чжуна из школы молекулярной инженерии Университета Чикаго показала, что этот барьер можно преодолеть. Исследователи сумели увеличить время когерентности отдельных атомов эрбия с 0,1 миллисекунды до более чем 10 миллисекунд, а в одном из экспериментов — до 24 миллисекунд. Такой показатель теоретически позволяет связывать квантовые компьютеры на расстоянии до 4000 километров — от Чикаго до колумбийского города Окана.

Чтобы добиться этого, учёные применили другой способ изготовления кристаллов, содержащих редкоземельные элементы, используемые для квантовых вычислений. Вместо традиционного метода Чохральского, при котором материалы плавят при температуре свыше 2000 °C и медленно охлаждают, они использовали технологию молекулярно-пучковой эпитаксии (MBE). Этот метод позволяет «выращивать» кристаллы послойно, атом за атомом, с высокой степенью контроля над структурой решётки и положением примесей.

Полученные таким образом кристаллы с добавками эрбия обладают исключительно высокой чистотой и упорядоченностью. Благодаря этому квантовые биты сохраняют когерентность гораздо дольше, чем в материалах, полученных традиционным способом. Более того, эти кристаллы работают в диапазоне длин волн, совместимом с существующей телекоммуникационной инфраструктурой, что делает их особенно подходящими для построения сетей квантовой связи по уже проложенным оптоволоконным линиям.

Учёные добились однократного чтения состояния кубитов и их когерентного управления с помощью микроволновых импульсов в интегрированном оптоволоконном модуле. Это значит, что новые элементы можно подключать к квантовым системам без сложных лабораторных условий, а значит — масштабировать технологию и использовать её в будущем квантовом интернете.

По словам исследователей, сочетание высокой кристалличности, контролируемого размещения атомов-примесей и симметричной структуры решётки позволило им добиться ширины оптической линии на уровне килогерц — показателя, ранее считавшегося недостижимым для редкоземельных материалов.

Этот успех открывает путь к созданию масштабируемых квантовых сетей связи, где свет (фотоны) и материя (атомы) взаимодействуют напрямую и без потерь. В перспективе подобные системы смогут объединять квантовые компьютеры в разных странах, обеспечивая обмен данными на скоростях и с уровнем безопасности, невозможными для классических технологий.

Если раньше даже 2 квантовых компьютера в пределах одного города не могли «договориться» друг с другом из-за потери когерентности, то теперь установка в кампусе Университета Чикаго может, как подчёркивает профессор Чжун, теоретически связаться с квантовым узлом за 1000 километров — вплоть до другой стороны континента.

Революционная система постоянного полного привода без дифференциала

Система Line Traction приводит в движение каждое колесо через планетарную передачу и зубчатый венец, который может вращаться с гидравлически контролируемой скоростью внутри своего корпуса.

Постоянный полный привод — одна из тех раздражающих вещей, которые хороши, пока не понадобятся по-настоящему. В этот момент он перестаёт работать, если только вы не отключите одну из функций, благодаря которым он работает нормально в остальное время.

Я говорю о том, что происходит с автомобилем, когда дорога становится настолько скользкой, что одно колесо начинает буксовать на месте. В этот момент все остальные колеса останавливаются. А это совсем не то, на что вы надеетесь.

Они останавливаются благодаря специальным зубчатым передачам, известным как дифференциалы. Дифференциал позволяет одному двигателю вращать два колеса автомобиля с разной скоростью. Три дифференциала позволяют одному двигателю вращать четыре колеса автомобиля с разной скоростью. Разная скорость необходима при повороте, поскольку внешние колеса должны пройти больше, чем внутренние, а передние колеса пройдут дальше, чем задние.

Без дифференциалов вы бы не смогли включить постоянный полный привод. Но никакой дифференциал не будет приводить в движение ни одно колесо, если противоположное ему колесо (или ось) вращается.

Полноприводные автомобили, предназначенные для очень неровной и скользкой дороги, решают эту проблему с помощью блокируемых дифференциалов. Блокировки можно включать и выключать, и каждая из них блокирует работу дифференциала. Вы можете включать их на короткие периоды, когда нет необходимости управлять автомобилем или когда поверхность настолько сыпучая, что управлять автомобилем можно, буксуя.

Что, если заменить дифференциалы чем-то, что позволяет ведущим колёсам вращаться с разной скоростью, как это делает дифференциал, но при этом предотвращает их пробуксовку, как блокировка дифференциала? Именно эта идея лежит в основе революционной системы полного привода, придуманной немецким инженером и впервые представленной недавно на Agritechnica, крупной выставке сельскохозяйственной техники в Ганновере.

Line Traction в действии на прототипе Aebi

На этом этапе система Line Traction была оптимизирована для использования на полноприводных сельскохозяйственных машинах, которым необходимо преодолевать очень крутые, очень неровные или очень неровные поверхности. На выставке Agritechnica она использовалась на прототипе трактора, созданном швейцарской маркой Aebi.

В нём дифференциалы упразднены, и вместо них на каждом колесе установлен набор планетарных шестерен. Вал двигателя вращает планетарные шестерни, которые, в свою очередь, приводят в движение наружную коронную шестерню с внутренним зацеплением. Коронная шестерня закреплена на ступице, которая, в свою очередь, вращает колесо.

Самая инновационная особенность системы — это способ соединения зубчатого венца со ступицей: он соединяется через гидравлический контур. Контур может фиксировать его на месте или позволять ему вращаться, причём скорость вращения можно регулировать.

Вращение зубчатого венца позволяет колесу вращаться медленнее, чем приводной вал, при этом передавая весь крутящий момент. Скорости вращения ступиц регулируются автоматически, без необходимости вмешательства водителя.

Полная планетарная втулка Line Traction

Разработчики описывают принцип работы следующим образом: «Когда зубчатое колесо полностью заблокировано, масло не поступает. Блокировка управляется программно-управляемым пропорциональным клапаном. В этом состоянии трансмиссия Line Traction ведёт себя как обычная планетарная передача с фиксированным передаточным числом».

«При прохождении поворотов пропорциональный клапан целенаправленно открывается, обеспечивая циркуляцию масла в системе. Это обеспечивает контролируемое освобождение зубчатого венца, что, благодаря геометрии трансмиссии, приводит к перекрытию скоростей».

В результате водило, к которому прикреплено соответствующее колесо, замедляется. Регистрируя скорости вращения колёс, можно замкнуть контур управления для индивидуального управления скоростью каждого колеса.

«В системе Line Traction самое внешнее колесо на кривой называется «ведущим». Для этого колеса зубчатый венец всегда полностью зафиксирован. Соответствующий пропорциональный клапан полностью закрыт. Для остальных колёс, которые должны двигаться с пониженной скоростью на кривой, пропорциональные клапаны открываются до достижения соответствующей целевой скорости».

Откуда система Line Traction знает, насколько нужно замедлить остальные колеса?

«Благодаря постоянному контролю угла поворота рулевого колеса и учёту геометрии автомобиля, линии слежения рассчитываются в режиме реального времени. В сочетании со скоростью, заданной водителем, это позволяет определить целевые скорости для каждого колеса, которые служат входными параметрами для системы Line Traction System, контролирующей скорости колес».

Судя по всему, Line Traction также использует контур обратной связи на основе данных от датчиков, который отслеживает внешнюю нагрузку на компоненты, что позволяет компенсировать нагрузку на колеса, которую не предусмотрело управляющее программное обеспечение.

В результате получается система постоянного полного привода, которая обходится без дифференциалов и их блокировок и ведёт себя так, будто использует их одновременно, что невозможно. Все колёса работают постоянно. Даже если два колеса оторваны от земли, они продолжают вращаться с заданной скоростью, в то время как заземлённые колёса приводят автомобиль в движение.

Даже если одно колесо оторвано от земли, система Line Traction продолжает передавать максимальный крутящий момент на остальные три колеса.

Ещё одним преимуществом Line Traction, заявленным как преимущество, является уменьшение повреждений проезжаемой части. Колёса не пробуксовывают (если только не все), и автомобиль всегда может повернуть без заноса. Система достаточно надёжна, чтобы автомобили могли двигаться с полным приводом по асфальтированным дорогам.

Также утверждается, что система Line Traction упрощает проектирование трансмиссии, и если это кажется маловероятным, взгляните на внутреннее устройство дифференциала. Кроме того, она снижает нагрузку на водителя, которому не приходится думать о том, какие блокировки дифференциалов и когда их включать.

Изобретатель системы Вернер Мюллер запатентовал свою идею в 2015 году и разработал её совместно с инженерами Технологического института Карлсруэ на юго-западе Германии. Система Line Traction получила золотую награду за инновации на выставке Agritechnica 2025, и ожидается, что вскоре она будет запущена в производство для трактора Terratrac компании Aebi, предназначенного для работы на крутых склонах.

Многие современные внедорожники с полным приводом решают проблему пробуксовки колёс, используя менее инвазивные, хотя и менее эффективные решения, чем блокировка дифференциала. Например, система контроля тяги обычно ограничивает пробуксовку, подтормаживая отдельные колёса. Некоторые производители современных электромобилей устанавливают отдельный электродвигатель на каждое колесо, опять же используя программное обеспечение для регулировки скорости при повороте автомобиля.

В рекламе Line Traction говорится, что система «гибкая и готова к новым концепциям транспортных средств». Неясно, найдёт ли она применение за пределами тяжёлой техники, учитывая, что устанавливаемые на ступицы редукторы, вероятно, добавляют неподрессоренную массу, которая может ухудшить работу подвески, — помимо прочих возможных недостатков. Однако на начальном этапе продаж система, похоже, эффективно и действенно решает давнюю проблему.

Ознакомьтесь с системой в видео ниже.