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Quando irradiadas com luz infravermelha, certas moléculas, como as ftalocianinas metálicas, vibram e geram pequenos campos magnéticos localizados. Os pesquisadores calcularam esses efeitos e pretendem provar e manipular experimentalmente esses campos para aplicações potenciais na computação quântica. Crédito: SciTechDaily.com Os físicos da TU Graz determinaram que certas moléculas podem ser estimuladas por pulsos de luz infravermelha para gerar pequenos campos magnéticos. Se os testes experimentais também forem bem-sucedidos, esta técnica poderá ser potencialmente aplicada em circuitos de computadores quânticos. Quando as moléculas absorvem luz infravermelha, elas começam a vibrar à medida que recebem energia. Andreas Hauser do Instituto de Física Experimental da Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) usaram esse processo bem compreendido como base para explorar se essas vibrações poderiam ser aproveitadas para produzir campos magnéticos. Como os núcleos atômicos carregam carga positiva, o movimento dessas partículas carregadas resulta na criação de um campo magnético. Usando o exemplo das ftalocianinas metálicas – moléculas de corante planas em forma de anel – Andreas Hauser e sua equipe calcularam agora que, devido à sua alta simetria, essas moléculas na verdade geram minúsculos campos magnéticos na faixa nanométrica quando pulsos infravermelhos agem sobre elas. De acordo com os cálculos, deveria ser possível medir a intensidade do campo bastante baixa, mas localizada com muita precisão, usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear. Os pesquisadores publicaram seus resultados no Jornal da Sociedade Química Americana. Dança circular das moléculas Para os cálculos, a equipe baseou-se em trabalhos preliminares dos primórdios da espectroscopia a laser, alguns dos quais com décadas de existência, e usou a moderna teoria da estrutura eletrônica em supercomputadores do Cluster Científico de Viena e da TU Graz para calcular como as moléculas de ftalocianina se comportam quando irradiadas com luz infravermelha circularmente polarizada. O que aconteceu foi que as ondas de luz polarizadas circularmente, isto é, torcidas helicoidalmente, excitam duas vibrações moleculares ao mesmo tempo, formando ângulos retos entre si. Andreas Hauser do Instituto de Física Experimental da TU Graz. Crédito: Lunghammer – TU Graz “Como todo casal que dança rumba sabe, a combinação certa de frente-trás e esquerda-direita cria um pequeno ciclo fechado. E este movimento circular de cada núcleo atômico afetado cria, na verdade, um campo magnético, mas apenas muito localmente, com dimensões na faixa de alguns nanômetros”, diz Andreas Hauser. Moléculas como circuitos em computadores quânticos Ao manipular seletivamente a luz infravermelha, é ainda possível controlar a força e a direção do campo magnético, explica Andreas Hauser. Isso transformaria as moléculas em interruptores ópticos de alta precisão, que talvez também pudessem ser usados ​​para construir circuitos para um computador quântico. Representação esquemática de uma molécula metálica de ftalocianina que é colocada em duas vibrações (vermelha e azul), criando um momento dipolar elétrico rotativo (verde) no plano molecular e, portanto, um campo magnético. Crédito: Wilhelmer/Diez/Krondorfer/Hauser – TU Graz Experimentos como próxima etapa Juntamente com colegas do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Graz e uma equipe da Universidade de Graz, Andreas Hauser quer agora provar experimentalmente que os campos magnéticos moleculares podem ser gerados de forma controlada. “Para comprovação, mas também para aplicações futuras, a molécula de ftalocianina precisa ser colocada em uma superfície. No entanto, isto altera as condições físicas, o que por sua vez influencia a excitação induzida pela luz e as características do campo magnético”, explica Andreas Hauser. “Queremos, portanto, encontrar um material de suporte que tenha impacto mínimo no mecanismo desejado.” Na próxima etapa, o físico e seus colegas querem calcular as interações entre as ftalocianinas depositadas, o material de suporte e a luz infravermelha antes de testar em experimentos as variantes mais promissoras. Referência: “Pseudorotação molecular em ftalocianinas como ferramenta para controle de campo magnético em nanoescala” por Raphael Wilhelmer, Matthias Diez, Johannes K. Krondorfer e Andreas W. Hauser, 14 de maio de 2024, Jornal da Sociedade Química Americana. DOI: 10.1021/jacs.4c01915 O estudo foi financiado pelo Fundo Austríaco para a Ciência.

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Uma equipe combinada de especialistas em segurança da Universidade Nacional de Seul e da Samsung Research encontrou uma vulnerabilidade nas extensões de marcação de memória (MTEs) empregadas pelos processadores ARM como meio de proteção contra vazamentos de memória. O grupo publicou um papel descrevendo suas descobertas sobre o arXiv servidor de pré-impressão. Em 2018, Arm, Ltd., introduziu um novo recurso de hardware para máquinas avançadas de computador com conjunto de instruções reduzidas (RISC) (ARMs) que poderiam ser usadas por fabricantes de software para detectar violações de memória. Os MTEs marcam blocos de memória física com metadados. Quando o software faz uma chamada de memória dentro de uma região marcada, geralmente usando um ponteiro, o novo hardware verifica se o ponteiro contém uma chave correspondente para o bloco de memória referenciado. Caso contrário, um erro será retornado, evitando que os dados sejam gravados onde isso não deveria acontecer — como durante buffer overflows. A introdução do MTE foi considerada uma adição atraente à arquitetura ARM porque ajuda os programadores a prevenir a corrupção da memória e possíveis vulnerabilidades, como o acesso de hackers a dados em áreas não seguras. Infelizmente, parece que a introdução dos MTE também levou à introdução de um novo vulnerabilidade. Neste novo trabalho, a equipe de pesquisa desenvolveu duas técnicas que eles chamam de TIKTAG-v1 e -v2, que afirmam ser capazes de extrair tags MTE para áreas de endereços de memória aleatórias. Eles explicam que ambas as técnicas envolvem o uso de software para observar como as operações especulativas influenciam a forma como os dados são pré-buscados. Os sistemas de software usam pré-busca para acelerar as operações, evitando atrasos associados à espera pela recuperação de dados. As execuções especulativas funcionam da mesma maneira, executando antecipadamente código que pode ser útil no futuro, às vezes usando dados pré-buscados e gravando em memória. Se os resultados de tais execuções não forem necessários, eles serão simplesmente descartados. As vulnerabilidades que a equipe encontrou envolviam o aproveitamento de informações pré-buscadas e/ou descartadas. A equipe de pesquisa descobriu que conseguiu extrair tags MTE em 95% de suas tentativas, o que, observam, poderia levar à exploração. Eles também propuseram diversas soluções possíveis para resolver o problema, que enviaram à Arm, Ltd. Mais Informações: Juhee Kim et al, TikTag: Quebrando a extensão de marcação de memória do ARM com execução especulativa, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.08719 Informações do diário: arXiv   © 2024 Science X Network Citação: Especialistas em segurança encontram vulnerabilidade nas extensões de marcação de memória do ARM (2024, 19 de junho) recuperadas em 19 de junho de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-06-experts-vulnerability-arm-memory-tagging.html Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.  

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Jensen Huang, cofundador e CEO da Nvidia, aumentou sua fortuna em US$ 49,6 bilhões no primeiro quadrimestre deste ano apenas com a valorização das ações da multinacional de tecnologia que desponta como uma das vencedoras da corrida da inteligência artificial. Mas, ao que tudo indica, a Nvidia - e a fortuna de Huang - estão longe do topo. De acordo com Beth Kindig, analista de tecnologia do I/O Fund, que é especializado em growth de empresas de tecnologia, a projeção é que a Nvidia chegue a um valor de mercado de US$ 10 trilhões em 2030 - um crescimento de 250% em seis anos. A ação da Nvidia vem em uma escalada crescente. Neste ano, o papel acumula valorização de, aproximadamente, 260% (o S&P500 está em queda de cerca de 3% no ano). Em 2023, o papel negociado na Nasdaq mais do que dobrou de valor. O valor de mercado da Nvidia ultrapassou US$ 2,8 trilhões e a empresa passou a ser a terceira maior do mundo, atrás de Microsoft (US$ 3,2 trilhões) e Apple (US$ 2,9 trilhões). Para a analista do I/O Fund, o chip de próxima geração da Nvidia GPU Blackwell impulsionará outra etapa de crescimento massivo para a fabricante de chips, juntamente com sua plataforma de software CUDA e sua exposição ao mercado automotivo. Kindig estima que o GPU Blackwell superará seu antecessor, o H100, e gerará receita de data center de US$ 200 bilhões até o final do ano fiscal de 2026 da Nvidia. Em entrevista à CNBC, a especialista do I/O Fund afirmou que ainda é muito cedo para avaliar a Nvidia frente a tudo o que está por vir. Kindig disse que as estimativas para o mercado total endereçável de data centers de inteligência artificial (IA) aumentarão para US$ 400 bilhões até 2027 e para US$ 1 trilhão até 2030. E serão em grande parte capturadas pela Nvidia e não por seus maiores concorrentes, AMD ou Intel. “A Nvidia ficará com a maior parte disso”, disse Kindig, explicando que isso se deve em grande parte às ofertas de software integrados aos seus produtos de hardware. Ela complementa: “Semelhante ao que ocorreu com o iOS, que prendeu as pessoas ao iPhone porque os desenvolvedores estavam desenvolvendo aplicativos para ele, A mesma coisa está acontecendo com a Nvidia. A plataforma CUDA é a IA que os engenheiros estão aprendendo a programar e isso ajuda a prendê-los. Essa combinação, no momento, estou chamando de fosso impenetrável.” Para completar, Kindig disse que os chips de IA que estão sendo desenvolvidos internamente em empresas de tecnologia de grande porte como Amazon e Alphabet nunca competirão diretamente com a Nvidia. “Eles não vão comercializar e vender chips da mesma forma que a Nvidia faz. A Nvidia tem uma pista aberta”, concluiu Kindig.

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O Instituto de Ciência Molecular lançou uma Plataforma Preparatória para Comercialização, em colaboração com 10 parceiros da indústria, para acelerar o desenvolvimento de “frios (neutros) O Instituto de Ciência Molecular (IMS), Instituto Nacional de Ciências Naturais, estabeleceu uma “Plataforma Preparatória para Comercialização (PF)” para acelerar o desenvolvimento de novos computadores quânticos, com base na realização de um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. O lançamento do PF foi possível graças à colaboração com 10 parceiros do setor, incluindo empresas e instituições financeiras. Os 10 parceiros que aderiram ao PF incluem (listados em ordem alfabética): blueqat Inc., Development Bank of Japan Inc., Fujitsu Limited, Groovenauts, Inc., Hamamatsu Photonics KK, Hitachi, Ltd., e NEC Corporation. Comercialização e Colaboração Com o FP em vigor, o IMS aproveitará a experiência das empresas participantes e procurará aconselhamento e apoio em questões relacionadas com a comercialização, tais como os processos de criação de uma empresa start-up, desenvolvimento de computadores quânticos produzidos internamente e esforços de I&D para permitir a aplicação prática de computadores quânticos e seus serviços associados. Ela planeja lançar uma empresa start-up até o final do ano fiscal de 2024 e iniciar o desenvolvimento de computadores quânticos de “átomo frio (neutro)”. Configuração experimental para o computador quântico de átomo frio (átomo neutro) do grupo Kenji Ohmori. Crédito: Takafumi Tomita Avanços tecnológicos e competição global Há uma competição acirrada em todo o mundo para o desenvolvimento de computadores quânticos por diversas modalidades. Contudo, subsistem uma série de questões que precisam de ser abordadas para garantir que estes computadores possam ser utilizados de forma prática; essas questões incluem a necessidade de expandir a escala desses computadores e a capacidade de tomar medidas contra erros que possam ocorrer durante a computação. Nos últimos anos, a modalidade “átomo frio (neutro), que utiliza átomos individuais como qubits, tem atraído a atenção da indústria, da academia e de governos em todo o mundo como um novo método revolucionário para superar estes problemas. Outra característica da modalidade de átomo frio (neutro) é que ela opera em temperatura ambiente e não requer refrigeradores, necessários para as modalidades qubit supercondutor e qubit de silício. O grupo Ohmori no IMS é líder mundial no desenvolvimento de computadores quânticos de átomos frios (neutros). O grupo tem uma série de vantagens tecnológicas e competências essenciais,[1] incluindo “pinças ópticas” e tecnologias de microscópio para controlar um grande número de qubits de alta qualidade em uma superfície plana, e “portões ultrarrápidos de dois qubits” que usam um laser ultrarrápido para criar um emaranhado quântico entre dois qubits em apenas 6,5 nanossegundos. Em particular, as portas de dois qubits representam uma importante tecnologia central que permite a extraordinária velocidade computacional dos computadores quânticos. Em 2022, as portas ultrarrápidas de dois qubit desenvolvidas pelo grupo Ohmori alcançaram uma inovação disruptiva que acelera as portas de dois qubit do método convencional do átomo frio (neutro) em duas ordens de magnitude ao mesmo tempo. Ao aproveitar estes avanços técnicos e competências essenciais do grupo Ohmori, o IMS acelerará o desenvolvimento e a comercialização de computadores quânticos em colaboração com os seus parceiros industriais. Equipe de desenvolvimento de computadores quânticos do grupo Kenji Ohmori. Crédito: grupo Kenji Ohmori Primeira demonstração mundial de supremacia quântica usando computadores quânticos supercondutores em 2019[2] Mensagem do Professor John Martinis, Universidade da Califórnia, Santa Bárbara: “O professor Kenji Ohmori e sua equipe fizeram recentemente um grande avanço para superar a fraqueza do método do átomo neutro usando lasers ultrarrápidos para acelerar drasticamente sua porta de dois qubits em duas ordens de magnitude. Suas pinças ópticas e tecnologia de microscópio para manipular qubits atômicos individuais também são excelentes. A equipe é, portanto, um candidato extremamente promissor para a realização de um computador quântico prático num futuro próximo. Gostaria de participar ativamente e contribuir para a aplicação prática e comercialização de seu computador quântico, fazendo uso da minha experiência.” Mensagem de Yuki Takemori, Gerente Geral, Escritório de Promoção de Inovação, Departamento de Planejamento e Coordenação de Negócios, Development Bank of Japan Inc. Gerente Geral de Projetos da PF: “Após o rebentamento da bolha econômica, a economia japonesa passou os '30 anos perdidos' sem qualquer pista do seu crescimento futuro. Eu espero a computação quântica será uma tecnologia que trará uma evolução revolucionária para a humanidade, semelhante à Internet e inteligência artificial (IA) é um ramo da ciência da computação focado na criação de sistemas que podem executar tarefas que normalmente requerem inteligência humana. Essas tarefas incluem compreender a linguagem natural, reconhecer padrões, resolver problemas e aprender com a experiência. As tecnologias de IA usam algoritmos e grandes quantidades de dados para treinar modelos que podem tomar decisões, automatizar processos e melhorar ao longo do tempo por meio do aprendizado de máquina. As aplicações da IA ​​são diversas, impactando campos como saúde, finanças, automotivo e entretenimento, mudando fundamentalmente a forma como interagimos com a tecnologia. Crescerá e se tornará uma indústria extremamente importante para o Japão, atuando como um catalisador para o seu desenvolvimento e avanço. As capacidades tecnológicas do professor Kenji Ohmori e da sua equipa são um tesouro global e um trunfo para o renascimento da economia japonesa. Espero que este projeto se espalhe por toda parte.” Mensagem do Professor Kenji Ohmori, Instituto de Ciência Molecular: “Gostaria de expressar minha sincera gratidão pelo apoio de empresas tão ilustres ao desenvolvimento de nosso computador quântico de átomo frio (átomo neutro). Embora tenhamos absoluta confiança na nossa tecnologia básica, o desenvolvimento de computadores quânticos práticos requer a integração de uma variedade de “tecnologias facilitadoras”, incluindo electrónica convencional, software, engenharia de sistemas e arquitectura. Com o lançamento desta plataforma de comercialização, fortaleceremos ainda mais os nossos esforços de desenvolvimento e trabalharemos arduamente para criar um computador quântico que possa contribuir para a nossa sociedade o mais rapidamente possível.” Notas: Competência central: uma capacidade definidora que distingue uma empresa de seus concorrentes Supremacia quântica: uma demonstração da vantagem de um computador quântico sobre os computadores clássicos, incluindo supercomputadores, para processar cálculos que convencionalmente levariam muito tempo para serem processados ​​em velocidades incomparáveis Financiamento de Pesquisa: Gabinete de Gabinete / Programa de P&D JST Moonshot (JPMJMS2269) Programa emblemático MEXT Quantum Leap (JPMXS0120181201)

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Pesquisadores da QuTech criaram partículas Majorana em um plano bidimensional, desenvolvendo dispositivos que utilizam supercondutores e semicondutores, permitindo experimentos anteriormente inacessíveis. Este avanço pode levar a qubits Majorana estáveis ​​e topologicamente protegidos, beneficiando significativamente a computação quântica. Pesquisadores inovaram um método 2D para produção de partículas Majorana, com o objetivo de melhorar a computação quântica com qubits estáveis ​​e eficientes. Pesquisadores da QuTech descobriram um método para criar partículas de Majorana dentro de um plano bidimensional. Eles conseguiram isso projetando dispositivos que utilizam as propriedades sinérgicas dos supercondutores e semicondutores Semicondutores são um tipo de material que possui condutividade elétrica entre a de um condutor (como o cobre) e a de um isolante (como a borracha). Os semicondutores são usados ​​em uma ampla gama de dispositivos eletrônicos, incluindo transistores, diodos, células solares e circuitos integrados. A condutividade elétrica de um semicondutor pode ser controlada adicionando impurezas ao material por meio de um processo denominado dopagem. O silício é o material mais utilizado para dispositivos semicondutores, mas outros materiais, como arsenieto de gálio e fosfeto de índio, também são usados ​​em certas aplicações. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">semicondutores. A versatilidade desta nova plataforma 2D permite experimentos anteriormente inatingíveis envolvendo Majoranas. As descobertas são detalhadas na revista Natureza. Os computadores quânticos operam de maneira fundamentalmente diferente dos computadores clássicos. Enquanto os computadores clássicos usam bits como unidade básica de informação, que pode ser 0 ou 1, os computadores quânticos usam qubits, que podem existir no estado 0, 1 ou ambos simultaneamente. Este princípio de superposição, combinado com novos algoritmos quânticos, poderia permitir que os computadores quânticos resolvessem certos problemas com muito mais eficiência do que os computadores clássicos. No entanto, os qubits que armazenam esta informação quântica são inerentemente mais frágeis que os bits clássicos. Qubits inerentemente estáveis Os qubits de Majorana são baseados em estados da matéria que são protegidos topologicamente. Isto significa que pequenas perturbações locais não podem destruir o estado do qubit. Esta robustez às influências externas torna os qubits de Majorana altamente desejáveis ​​para Computação quântica Realização de computação usando fenômenos da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">computação quânticauma vez que a informação quântica codificada nesses estados permaneceria estável por tempos significativamente mais longos. Partículas de Majorana em duas dimensões A produção de um qubit Majorana completo requer várias etapas. A primeira delas é a capacidade de projetar Majoranas de maneira confiável e de demonstrar que elas realmente possuem as propriedades especiais que as tornam candidatas promissoras a qubits. Anteriormente, pesquisadores da QuTech – uma colaboração entre a TU Delft e a TNO – usaram um nanofio unidimensional para demonstrar uma nova abordagem para o estudo de Majoranas, criando uma cadeia Kitaev. Nesta abordagem, uma cadeia de pontos quânticos semicondutores é conectada por meio de supercondutores para produzir Majoranas. A extensão deste resultado a duas dimensões tem várias implicações importantes. O primeiro autor, Bas ten Haaf, explica: “Ao implementar a cadeia Kitaev em duas dimensões, mostramos que a física subjacente é universal e independente de plataforma.” Seu colega e coautor Qingzheng Wang acrescenta: “Dados os desafios de longa data com a reprodutibilidade na pesquisa de Majorana, nossos resultados são realmente encorajadores”. Rota em direção aos qubits de Majorana A capacidade de criar cadeias de Kitaev em sistemas bidimensionais abre vários caminhos para futuras pesquisas de Majorana. O investigador principal Srijit Goswami explica: “Acredito que estamos agora numa posição em que podemos fazer física interessante com Majoranas, a fim de sondar as suas propriedades fundamentais. Por exemplo, podemos aumentar o número de sítios na cadeia Kitaev e estudar sistematicamente a proteção das partículas de Majorana. A longo prazo, a flexibilidade e escalabilidade da plataforma 2D deverá permitir-nos pensar em estratégias concretas para criar redes de Majoranas e integrá-las com elementos auxiliares necessários para o controlo e leitura de um qubit de Majorana.” Referência: “Uma cadeia Kitaev de dois locais em um gás de elétrons bidimensional” por Sebastiaan LD ten Haaf, Qingzhen Wang, A. Mert Bozkurt, Chun-Xiao Liu, Ivan Kulesh, Philip Kim, Di Xiao, Candice Thomas, Michael J. Manfra, Tom Dvir, Michael Wimmer e Srijit Goswami, 12 de junho de 2024, Natureza. DOI: 10.1038/s41586-024-07434-9

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Pesquisadores liderados pela professora Giulia Gall da Escola de Engenharia Molecular da UChicago Pritzker, juntamente com colaboradores na Suécia, usaram abordagens teóricas e computacionais para descobrir como defeitos no óxido de cálcio simples podem produzir qubits com um punhado de propriedades promissoras. Crédito: Escola de Engenharia Molecular UChicago Pritzker / Peter Allen, editado Os pesquisadores descobriram que os átomos de bismuto incorporados no óxido de cálcio podem funcionar como qubits para computadores quânticos, fornecendo uma alternativa de baixo ruído, durável e barata aos materiais atuais. Este estudo inovador destaca seu potencial para transformar Computação quântica Realização de computação usando fenômenos da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento. O óxido de cálcio é um composto químico barato e calcário, frequentemente usado na fabricação de cimento, gesso, papel e aço. No entanto, o material comum poderá em breve ter uma aplicação mais de alta tecnologia. Os cientistas usaram abordagens teóricas e computacionais para descobrir como átomos minúsculos e solitários de bismuto incorporados no óxido de cálcio sólido podem atuar como qubits – os blocos de construção de computadores quânticos e dispositivos de comunicação quântica. Esses qubits foram descritos por Universidade de Chicago Fundada em 1890, a Universidade de Chicago (UChicago, U of C ou Chicago) é uma universidade privada de pesquisa em Chicago, Illinois. Localizada em um campus de 217 acres no bairro de Hyde Park, em Chicago, perto do Lago Michigan, a escola ocupa as dez primeiras posições em vários rankings nacionais e internacionais. UChicago também é conhecida por suas escolas profissionais: Pritzker School of Medicine, Booth School of Business, Law School, School of Social Service Administration, Harris School of Public Policy Studies, Divinity School e Graham School of Continuing Liberal and Professional Studies, e Escola Pritzker de Engenharia Molecular. Universidade de Chicago Pesquisadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular e seu colaborador na Suécia em 6 de junho na revista científica Nature Communications. “Este sistema tem propriedades ainda melhores do que esperávamos”, disse Giulia Galli, professora da família Liew na Pritzker Molecular Engineering and Chemistry e autora sênior do novo trabalho. “Ele tem um nível de ruído incrivelmente baixo, pode reter informações por muito tempo e não é feito com um material sofisticado e caro.” O óxido de cálcio, também conhecido como cal virgem, é um composto químico branco, cáustico e alcalino derivado de calcário e outros materiais ricos em cálcio. É utilizado principalmente na produção de cimento e argamassa, bem como na siderurgia, no tratamento de água e na fabricação de vidro, cerâmica e papel. Quando misturado com água, reage exotérmicamente para formar hidróxido de cálcio, comumente conhecido como cal apagada. Avanços no desenvolvimento Qubit Um bit quântico, ou qubit, é a unidade básica de informação que codifica dados na computação quântica. Hoje, os pesquisadores desenvolveram muitos tipos diferentes de qubits, que geralmente são compostos de pequenos defeitos pontuais em materiais semicondutores. Algumas das propriedades desses defeitos podem ser usadas para armazenar informações. No entanto, muitos qubits existentes são incrivelmente frágeis; O “ruído” eletrônico ou magnético em seu entorno pode alterar suas propriedades, apagando qualquer informação que tenha sido codificada dentro deles. Em 2022, uma colaboração entre cientistas do Japão e os grupos de David Awschalom e Galli simulou as propriedades de mais de 12.000 materiais para descobrir novos sólidos potenciais que poderiam conter defeitos promissores agindo como qubits. Aquele trabalho revelou o óxido de cálcio como um dos vários materiais com potencial para conter qubits que codificam informações com níveis de ruído muito baixos por um período de tempo especialmente longo. Descobrindo novos materiais quânticos “Nosso trabalho anterior nos disse que se você encontrar os defeitos certos para colocar em sua estrutura, o óxido de cálcio seria um meio perfeito para armazenar informações quânticas”, disse Nikita Onizhuk, pós-doutoranda no grupo Galli e uma das autoras do estudo. papel. “Portanto, nosso novo objetivo era encontrar o defeito ideal.” No novo artigo, Galli e seus colegas usaram uma série de métodos computacionais que foram estabelecidos nos últimos anos para rastrear mais de 9.000 defeitos diferentes no óxido de cálcio quanto ao seu potencial como qubits. Os resultados apontaram para um tipo de defeito – no qual um antimônio, bismuto ou iodo átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. O atom está incorporado na estrutura usual de cálcio e oxigênio que constitui o óxido de cálcio. “Ele tem um nível de ruído incrivelmente baixo, pode reter informações por muito tempo e não é feito com um material sofisticado e caro.” - Profª Giulia Galli “Nunca poderíamos ter imaginado que estes defeitos exatos seriam tão promissores”, disse Joel Davidsson, da Universidade de Linköping, o primeiro autor do artigo e principal desenvolvedor da abordagem de alto rendimento usada para descobrir novos defeitos de spin. “A única maneira de fazer isso era com procedimentos de triagem completos e imparciais.” A equipe de Galli mostrou então, por meio de suas abordagens de modelagem, que o defeito de bismuto no óxido de cálcio pode, teoricamente, codificar dados com pouco ruído e por períodos de tempo relativamente longos (vários segundos em comparação com os milissegundos de coerência mostrados por muitos qubits). Ele também tem potencial para combinar bem com dispositivos de telecomunicações devido ao índice de refração do material e à sua capacidade de emitir fótons de luz. Galli e colaboradores estão agora a trabalhar com grupos experimentais que podem construir materiais à base de óxido de cálcio e testar se as previsões são verdadeiras. “Estamos nos estágios iniciais, mas do ponto de vista da ciência fundamental, achamos que este material é muito promissor”, disse Galli. Referência: “Descoberta de defeitos de spin semelhantes a relógios atômicos em óxidos simples a partir dos primeiros princípios” por Joel Davidsson, Mykyta Onizhuk, Christian Vorwerk e Giulia Galli, 6 de junho de 2024, Comunicações da Natureza. DOI: 10.1038/s41467-024-49057-8 Financiamento: Este trabalho foi apoiado pelo Centro Sueco de Pesquisa em Ciência Eletrônica (SeRC), pela Fundação Knut e Alice Wallenberg, pelo Conselho Sueco de Pesquisa, uma bolsa de doutorado do Google e o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea.

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Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley desenvolveram um método usando um laser de femtosegundo e dopagem de hidrogênio para criar e controlar qubits em silício, revolucionando potencialmente a computação quântica ao permitir o posicionamento preciso de qubits e a conectividade para redes quânticas escaláveis ​​e a Internet quântica. Crédito: SciTechDaily.com A nova técnica do Berkeley Lab usa lasers de femtosegundo e hidrogênio para criar com precisão qubits em silício, avançando nas perspectivas de escalabilidade Computação quântica Realização de computação usando fenômenos da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">computação quântica e redes. Pesquisadores do Berkeley Lab relataram um grande avanço que poderia nos aproximar de um computador quântico escalável. Usando um laser de femtosegundo durante experimentos que exploram o papel do hidrogênio na formação de qubits, os pesquisadores desenvolveram um método que programa a formação de qubits ópticos de banda de telecomunicações em silício para fabricação em larga escala. A técnica poderia permitir computadores quânticos escaláveis ​​do futuro, com base na atual infraestrutura de computação baseada em silício. Kaushalya Jhuria no laboratório testando os componentes eletrônicos que fazem parte da configuração experimental usada para fazer qubits em silício. Crédito: Thor Swift/Berkeley Lab Potencial e desafios da computação quântica Os computadores quânticos têm o potencial de resolver problemas complexos de saúde humana, descoberta de medicamentos e inteligência artificial Inteligência Artificial (IA) é um ramo da ciência da computação focado na criação de sistemas que podem executar tarefas que normalmente requerem inteligência humana. Essas tarefas incluem compreender a linguagem natural, reconhecer padrões, resolver problemas e aprender com a experiência. As tecnologias de IA usam algoritmos e grandes quantidades de dados para treinar modelos que podem tomar decisões, automatizar processos e melhorar ao longo do tempo por meio do aprendizado de máquina. As aplicações da IA ​​são diversas, impactando campos como saúde, finanças, automotivo e entretenimento, mudando fundamentalmente a forma como interagimos com a tecnologia. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">inteligência artificial milhões de vezes mais rápido do que alguns dos supercomputadores mais rápidos do mundo. Uma rede de computadores quânticos poderia avançar essas descobertas ainda mais rapidamente. Mas antes que isso aconteça, a indústria da informática precisará de uma forma confiável de encadear bilhões de qubits – ou bits quânticos – com precisão atômica. Conectar qubits, no entanto, tem sido um desafio para a comunidade de pesquisa. Alguns métodos formam qubits colocando uma pastilha de silício inteira em um forno de recozimento rápido em temperaturas muito altas. Com esses métodos, qubits se formam aleatoriamente a partir de defeitos (também conhecidos como centros de cores ou emissores quânticos) na rede cristalina do silício. E sem saber exatamente onde os qubits estão localizados em um material, será difícil realizar um computador quântico de qubits conectados. Avanços na criação e controle de Qubit Mas agora, em breve será possível conectar qubits. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) diz que eles são os primeiros a usar um laser de femtosegundo para criar e “aniquilar” qubits sob demanda, e com precisão, dopando silício com hidrogênio. O avanço poderia permitir computadores quânticos que usam qubits ópticos programáveis ​​ou “spin- fóton Um fóton é uma partícula de luz. É a unidade básica da luz e de outras radiações eletromagnéticas e é responsável pela força eletromagnética, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Os fótons não têm massa, mas têm energia e momento. Eles viajam à velocidade da luz no vácuo e podem ter diferentes comprimentos de onda, que correspondem a diferentes cores de luz. Os fótons também podem ter energias diferentes, que correspondem a diferentes frequências de luz. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">fóton qubits” para conectar nós quânticos em uma rede remota. Também poderia promover uma Internet quântica que não só fosse mais segura, mas também pudesse transmitir mais dados do que as atuais tecnologias de informação de fibra óptica. “Isso poderia abrir um novo caminho potencial para a indústria superar os desafios na fabricação de qubit e no controle de qualidade.” – Thomas Schenkel, cientista sênior, Divisão de Tecnologia de Aceleradores e Física Aplicada Visão para uma arquitetura quântica escalável “Para criar uma arquitetura ou rede quântica escalável, precisamos de qubits que possam se formar de forma confiável sob demanda, em locais desejados, para que possamos saber onde o qubit está localizado em um material. E é por isso que nossa abordagem é crítica”, disse Kaushalya Jhuria, pós-doutorado na Divisão de Tecnologia de Aceleradores e Física Aplicada (ATAP) do Berkeley Lab. Ela é a primeira autora de um novo estudo que descreve a técnica na revista Nature Communications. “Porque, uma vez que sabemos onde um qubit específico está localizado, podemos determinar como conectar esse qubit a outros componentes do sistema e criar uma rede quântica.” “Isso poderia abrir um novo caminho potencial para a indústria superar os desafios na fabricação de qubit e controle de qualidade”, disse o investigador principal Thomas Schenkel, chefe do Programa de Ciência de Fusão e Tecnologia de Feixe de Íons na Divisão ATAP do Berkeley Lab. Seu grupo hospedará o primeiro grupo de estudantes da Universidade do Havaí em junho, como parte de um projeto RENEW financiado pela DOE Fusion Energy Sciences sobre desenvolvimento de força de trabalho, onde os alunos estarão imersos na ciência e tecnologia do centro de cores/qubit. Formando Qubits em Silício com Controle Programável O novo método usa um ambiente gasoso para formar defeitos programáveis ​​chamados “centros de cores” no silício. Esses centros de cores são candidatos a qubits especiais de telecomunicações ou “qubits de fótons giratórios”. O método também usa um laser de femtosegundo ultrarrápido para recozer o silício com precisão exata onde esses qubits devem se formar com precisão. Um laser de femtosegundo fornece pulsos muito curtos de energia dentro de um quatrilionésimo de segundo para um alvo focado do tamanho de uma partícula de poeira. Qubits de fótons giratórios emitem fótons que podem transportar informações codificadas no spin do elétron por longas distâncias – propriedades ideais para apoiar uma rede quântica segura. Qubits são os menores componentes de um sistema de informação quântica que codifica dados em três estados diferentes: 1, 0 ou uma superposição que é tudo entre 1 e 0. Com a ajuda de Boubacar Kanté, cientista da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e professor de engenharia elétrica e ciências da computação (EECS) na UC Berkeley, a equipe usou um detector infravermelho próximo para caracterizar os centros de cores resultantes, sondando sua óptica (fotoluminescência ) sinais. O que eles descobriram os surpreendeu: um emissor quântico chamado centro Ci. Devido à sua estrutura simples, estabilidade à temperatura ambiente e propriedades de spin promissoras, o centro Ci é um interessante candidato a qubit de fóton de spin que emite fótons na banda de telecomunicações. “Sabíamos pela literatura que Ci pode ser formado em silício, mas não esperávamos realmente fazer esse novo candidato a qubit de fóton de spin com nossa abordagem”, disse Jhuria. Uma representação artística de um novo método para criar centros de cores (qubits) de alta qualidade em silício em locais específicos usando pulsos de laser ultrarrápidos (femtosegundo ou um quatrilionésimo de segundo). A inserção no canto superior direito mostra um sinal óptico observado experimentalmente (fotoluminescência) dos qubits, com suas estruturas exibidas na parte inferior. Crédito: Kaushalya Jhuria/Berkeley Lab Direções Potenciais e Futuras Os pesquisadores aprenderam que o processamento de silício com baixa intensidade de laser de femtosegundo na presença de hidrogênio ajudou a criar os centros de cores Ci. Outras experiências mostraram que aumentar a intensidade do laser pode aumentar a mobilidade do hidrogênio, que passiva os centros de cores indesejáveis ​​sem danificar a rede de silício, explicou Schenkel. Uma análise teórica realizada por Liang Tan, cientista da equipe da Molecular Foundry do Berkeley Lab, mostra que o brilho do centro de cor Ci é aumentado em várias ordens de grandeza na presença de hidrogênio, confirmando suas observações em experimentos de laboratório. “Os pulsos de laser de femtosegundo podem expulsar átomos de hidrogênio ou trazê-los de volta, permitindo a formação programável de qubits ópticos desejados em locais precisos”, disse Jhuria. A equipe planeja usar a técnica para integrar qubits ópticos em dispositivos quânticos, como cavidades reflexivas e guias de onda, e para descobrir novos candidatos a qubits de fótons de spin com propriedades otimizadas para aplicações selecionadas. “Agora que podemos criar centros de cores de maneira confiável, queremos fazer com que diferentes qubits se comuniquem entre si – o que é uma personificação do emaranhamento quântico – e ver quais deles têm o melhor desempenho. Este é apenas o começo”, disse Jhuria. “A capacidade de formar qubits em locais programáveis ​​em um material como o silício que está disponível em escala é um passo emocionante em direção a redes e computação quânticas práticas”, disse Cameron Geddes, Diretor da Divisão ATAP. Referência: “Formação de emissor quântico programável em silício” por K. Jhuria, V. Ivanov, D. Polley, Y. Zhiyenbayev, W. Liu, A. Persaud, W. Redjem, W. Qarony, P. Parajuli, Q. Ji , AJ Gonsalves, J. Bokor, LZ Tan, B. Kanté e T. Schenkel, 27 de maio de 2024, Comunicações da Natureza. DOI: 10.1038/s41467-024-48714-2

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Os analistas financeiros que se cuidem. O GPT-4, da Open AI, superou os humanos ao analisar demonstrações financeiras e prever o desempenho futuro de uma empresa — palavra de três pesquisadores da Escola de Negócios Booth, da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos. Lançado em março de 2023, o sistema alcança uma precisão de 60% em questões nas quais os profissionais de carne e osso tendem a ficar próximos dos 50%. E isso acontece mesmo quando a inteligência artificial (IA) não recebe nenhuma narrativa ou informação específica sobre o setor. “Para explorar a vantagem relativa de um LLM em comparação com analistas humanos, examinamos casos em que os analistas humanos provavelmente teriam dificuldades para prever lucros com precisão”, escrevem Alex Kim, Maximiliano Muhn e Valeri Nikolaev, no artigo recém-publicado "Financial Statement Analysis with Large Language Models". “Em particular, identificamos casos em que as previsões dos analistas são provavelmente tendenciosas ou ineficientes. Também consideramos casos nos quais os analistas tendem a discordar sobre os lucros futuros”, completam os especialistas. LLM é o modelo de aprendizagem de linguagem adotado pela empresa liderada por Sam Altman. Em 54 páginas, o estudo da escola Booth mostra que as previsões feitas pelo GPT-4 não derivam de sua memória de treinamento. “Em vez disso, descobrimos que o LLM gera insights narrativos úteis sobre o desempenho futuro de uma empresa”, defendem Kim, Muhn e Nikolaev. As estratégias de negociações baseadas nas previsões do GPT-4 alcançam um índice de Sharpe de 3,36 — o ideal é acima de 1. Ferramenta valiosa para investidores e gestores, a medida, desenvolvida pelo economista William Forysth Sharpe, vencedor do prêmio Nobel, ajuda a avaliar não apenas o retorno absoluto de um investimentos, mas também o retorno ajustado ao risco. Conforme a pesquisa dos estudiosos de Booth, a “perspicácia” e “habilidade” da IA também está demonstrada pelo alcance dos indicadores alfas, usados para medir o excesso de retorno de um fundo de investimentos. Nesse segmento, o GPT-4 atingiu 84 pontos — se o alfa de qualquer ativo ou fundo for superior a zero significa que obteve um retorno acima do esperado. “Descobrimos que a estratégia ‘long-short’ baseada nas previsões do GPT superam o mercado e geram alfas e índices de Sharpe significativos”, concluem os três pesquisadores. Apesar do sucesso da IA generativa da OpenAI em análises financeiras, no início do mês, em uma sessão de perguntas e respostas na Universidade Stanford, Sam Altman definiu o ChatGPT, “na melhor das hipóteses, como levemente embaraçoso” e o GPT-4, como “o modelo mais idiota”. “Posso dizer agora com um grau de certeza científica que o GPT-5 será muito mais inteligente que o GPT-4”, afirmou o CEO. E que o GPT-6 fará o mesmo — essa é, segundo ele, a “natureza” do desenvolvimento da IA. Recentemente, o estudo “Industry Advisory Services Annual Survey”, da gestora Franklin Templeton, ao qual o NeoFeed teve acesso com exclusividade no Brasil, mostrou que a inteligência artificial está próxima de encontrar assimetria entre ativos com mais velocidade do que a capacidade de leitura dos gestores. Com isso, a IA será mais eficiente em gerar alfa (o retorno acima do benchmark) para os investidores. Que não apenas os analistas financeiros, mas todos nós estejamos preparados para o futuro que a OpenAI nos reserva. Fique Por Dentro As previsões do GPT-4 não derivam de sua memória de treinamento A precisão da IA é de 60% Pensando já no GPT-5, Sam Altman define o GPT-4 como o modelo "mais idiota

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O avanço da inteligência artificial (IA) tem levado a uma série de discussões a respeito do futuro dos empregos, em diversas áreas, entre elas a de gestão de investimentos. Com a chegada de ferramentas poderosas de análise de dados, capazes de interpretar e oferecer respostas a dúvidas de usuários, a profissão de assessor foi colocada na berlinda, diante da possibilidade das pessoas delegarem as decisões de investimentos para as máquinas. Esse risco, porém, não parece real, segundo Michael Roberts, professor de finanças da Wharton School, mais antiga e uma das mais renomadas escolas de negócios do mundo, da Universidade da Pensilvânia. “O que vejo é o aumento da simbiose entre assessores e IA, e não sei se os assessores serão completamente substituídos”, diz ele em entrevista ao NeoFeed. Com 28 anos de experiência na academia, sendo três deles dedicados a estudar o impacto da IA no segmento, com destaque para a educação financeira, ele entende que a tecnologia vem apresentando forte evolução, mas ainda não tem capacidade suficiente para ser uma fonte de recomendação de investimentos. Um dos palestrantes do 56º Fórum Global da Wharton, evento anual que reúne diversos executivos e professores, que pela primeira vez será realizado em São Paulo, nos dias 7 e 8 de junho, Roberts avalia que o fator humano deve continuar tendo peso na hora de uma decisão de investimentos, mesmo com o avanço das ferramentas de IA. “Não sei se a IA chegará num lugar em que possa lidar com o aspecto psicológico, algo importante para as finanças”, diz o estudioso. Acompanhe, a seguir, os principais trechos da entrevista: A IA poderá automatizar as decisões de investimentos pelo lado dos clientes e dos assessores financeiros? No momento em que estamos, a resposta é um inequívoco não. Eu não delegaria nada relevante a um chatbox e não vejo assessores de investimentos em grande perigo neste momento. Mas mudanças significativas estão por vir, o que nos faz perguntar o tamanho dessas mudanças e quando elas virão. Em que estágio está a IA para a gestão de investimentos? Ela já é capaz de oferecer insights e sugestões de decisão para investimentos? Neste momento, temos ferramentas em que podemos discutir coisas, mas não podemos nos apoiar para tomadas de decisões. A IA tem um grande conhecimento de finanças. Se você fizer testes comuns sobre conhecimentos financeiros, essas ferramentas vão muito bem. O problema é que nossas decisões financeiras não podem ser resumidas a esses testes. Existe um hiato entre a capacidade dessas ferramentas de responderem perguntas financeiras simples e a habilidade de ajudarem a tomar decisões significativas nas nossas vidas. "Não vejo a IA como um substituto de pessoas, mas uma ferramenta muito poderosa para acelerar nossos processos de decisões" Quais são os principais desafios para a adoção da IA, neste momento, no caso de decisões de gestão de investimentos? São os dados e os modelos das ferramentas. Ainda é preciso mais dados e dados confiáveis. E vemos os modelos melhorando de forma exponencial. Mas as pessoas confiarão em delegar suas decisões financeiras para um chatbox, neste momento, de forma completa? A chave para utilizar IA de forma efetiva é saber o que e como perguntar e saber como interpretar as respostas. Eu não vejo a IA como um substituto de pessoas, mas uma ferramenta muito poderosa para acelerar nossos processos de decisões. Quais as principais mudanças que a IA trará para o mundo dos investimentos? Ele substituirá os assessores? Pelo lado dos profissionais de investimentos, muitos já estão utilizando IA para automatizar muitas das atividades diárias. No caso do passo seguinte, de confiar na IA para ajudar no aconselhamento de clientes, não estamos nessa fase. Ainda existe muita informação pouco confiável vindo, e eu vejo isso na minha experiência em desenvolver um chatbox financeiro. O que vejo é o aumento da simbiose entre assessores e IA, e não sei se os assessores serão completamente substituídos. E no caso dos consumidores? Para onde estamos indo, se é que não estamos lá, é utilizar a IA para engajar com os assessores, saber quais perguntas fazer, como analisar as propostas dos assessores, os riscos dessas propostas, ajudando na educação financeira. As pessoas serão cortadas e as decisões serão delegadas para a IA? Acho que não dá para olhar para os investimentos fora do contexto da renda e da poupança, da estabilidade das pessoas no trabalho, outras fontes de renda, da vida das pessoas. Eu não sei quando e se chegaremos num momento em que o computador lida com tudo, mas não será no futuro próximo. O que parece é que, tanto do lado dos clientes como dos assessores, a IA será uma fonte de insights, informações, mas não uma ferramenta para decisões… Ela é uma ferramenta que ajudará com decisões, mas não uma para quem podemos delegar decisões neste momento. Não estamos num ponto em que podemos delegar decisões importantes para as ferramentas de IA. E elas estão melhorando em ajudar nas decisões. A pergunta que ronda a cabeça de todos é se ela se tornará uma ferramenta para quem poderemos delegar decisões. O que os humanos fazem que ainda não é possível ser substituído pelas máquinas em termos de assessoramento de investimentos? Um aspecto importante da função dos assessores de investimentos, de maneira geral, é a parte psicológica, sendo empático e ouvindo os clientes. Do ponto de vista de implementação dessas tecnologias, não está muito claro que podemos automatizar muitos pontos básicos da gestão de investimentos. Ter alguém para quem possa ligar depois que os mercados fecharam e meu portfólio tomou um tombo, que possa me acalmar, explicar a situação tem muito valor. Não sei se a IA chegará num lugar em que possa lidar com o aspecto psicológico, algo importante para as finanças. Fique Por Dentro Como a IA pode apoiar em tomadas de decisão?

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Um novo estudo sobre fótons na computação quântica fez uma descoberta surpreendente: quando os fótons colidem, eles criam vórtices. Pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciência descobriram um novo tipo de vórtice formado por fóton Um fóton é uma partícula de luz. É a unidade básica da luz e de outras radiações eletromagnéticas e é responsável pela força eletromagnética, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Os fótons não têm massa, mas têm energia e momento. Eles viajam à velocidade da luz no vácuo e podem ter diferentes comprimentos de onda, que correspondem a diferentes cores de luz. Os fótons também podem ter energias diferentes, que correspondem a diferentes frequências de luz. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">fóton interações, o que poderia avançar Computação quântica Realização de computação usando fenômenos da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">computação quântica. Fenômenos de Vórtice Os vórtices são um fenômeno natural generalizado, observável nas formações rodopiantes de galáxias, tornados e furacões, bem como em ambientes mais simples, como uma xícara de chá agitada ou a água escorrendo pelo ralo de uma banheira. Normalmente, os vórtices surgem quando uma substância em movimento rápido, como o ar ou a água, encontra uma área de movimento mais lento, criando um movimento circular em torno de um eixo fixo. Essencialmente, os vórtices servem para reconciliar as diferenças nas velocidades de fluxo entre regiões adjacentes. Um anel de vórtice e linhas criadas pela influência de três fótons um sobre o outro. A cor descreve a fase do campo elétrico, que completa uma rotação de 360 ​​graus em torno do núcleo do vórtice. Crédito: Instituto Weizmann de Ciência Descoberta de um novo tipo de vórtice Um tipo de vórtice até então desconhecido foi agora descoberto em um estudo publicado em CiênciaBankim Chandra Das, Tomer Danino Zohar e Dr. Gal Winer do laboratório do Prof. Ofer Firstenberg no Departamento de Física de Sistemas Complexos do Weizmann Institute of Science. Os pesquisadores começaram a procurar uma maneira eficiente de usar fótons para processar dados em computadores quânticos e descobriram algo inesperado: perceberam que, no raro evento em que dois fótons interagem, eles criam vórtices. Esta descoberta não só contribui para a compreensão fundamental dos vórtices, como também pode, em última análise, contribuir para o objetivo original do estudo de melhorar o processamento de dados na computação quântica. Interações de fótons e computação quântica A interação entre fótons – partículas de luz que também se comportam como ondas – só é possível na presença de matéria que serve de intermediária. Em seu experimento, os pesquisadores forçaram os fótons a interagir criando um ambiente único: uma célula de vidro de 10 centímetros que estava completamente vazia, exceto pelos átomos de rubídio que estavam tão compactados no centro do recipiente que formaram um gás pequeno e denso. nuvem com cerca de 1 milímetro de comprimento. Os investigadores dispararam cada vez mais fotões através desta nuvem, examinaram o seu estado depois de terem passado por ela e verificaram se tinham influenciado uns aos outros de alguma forma. Quando a nuvem de gás estava mais densa e os fótons estavam próximos uns dos outros, eles exerciam o mais alto nível de influência mútua. Interações Dinâmicas em Nuvens Densas de Gás “Quando os fótons passam através da densa nuvem de gás, eles enviam vários átomos para estados eletronicamente excitados, conhecidos como estados de Rydberg”, explica Firstenberg. “Nesses estados, um dos elétrons do átomo Um átomo é o menor componente de um elemento. É composto de prótons e nêutrons dentro do núcleo e elétrons circulando o núcleo. " dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">atom começa a se mover em uma órbita 1.000 vezes maior que o diâmetro de um átomo não excitado. Este elétron cria um campo elétrico que influencia um grande número de átomos adjacentes, transformando-os em uma espécie de ‘bola de vidro’ imaginária.” A imagem de uma bola de vidro reflecte o facto de o segundo fotão presente na área não poder ignorar o ambiente que o primeiro fotão criou e, em resposta, altera a sua velocidade – como se tivesse passado através de um vidro. Assim, quando dois fótons passam relativamente próximos um do outro, eles se movem a uma velocidade diferente da que teriam se estivessem viajando sozinhos. E quando a velocidade do fóton muda, também muda a posição dos picos e vales da onda que ele carrega. No caso ideal para a utilização de fotões na computação quântica, as posições dos picos e vales tornam-se completamente invertidas umas em relação às outras, devido à influência que os fotões têm uns sobre os outros – um fenómeno conhecido como mudança de fase de 180 graus. Do canto inferior esquerdo, no sentido horário: Dr. Lee Drori, Tomer Danino Zohar, Dr. Crédito: Instituto Weizmann de Ciência Pesquisa pioneira em dinâmica de fótons A direção que a pesquisa tomou foi tão única e extraordinária quanto os caminhos dos fótons na nuvem de gás. O estudo, que também incluiu o Dr. Eilon Poem e o Dr. Alexander Poddubny, começou há oito anos e viu duas gerações de estudantes de doutorado passarem pelo laboratório de Firstenberg. Com o tempo, os cientistas de Weizmann conseguiram criar uma nuvem de gás densa e ultrafria, repleta de átomos. Como resultado, alcançaram algo sem precedentes: fotões que sofreram uma mudança de fase de 180 graus – e por vezes mais. Quando a nuvem de gás estava mais densa e os fótons estavam próximos uns dos outros, eles exerciam o mais alto nível de influência mútua. Mas quando os fótons se afastaram uns dos outros ou a densidade atômica ao seu redor caiu, a mudança de fase enfraqueceu e desapareceu. O comportamento surpreendente dos vórtices de fótons A suposição predominante era que esse enfraquecimento seria um processo gradual, mas os pesquisadores tiveram uma surpresa: um par de vórtices se desenvolveu quando dois fótons estavam separados por uma certa distância. Em cada um destes vórtices, os fotões completaram uma mudança de fase de 360 ​​graus e, no seu centro, quase não havia fotões – tal como no centro escuro que conhecemos de outros vórtices. Os cientistas descobriram que a presença de um único fóton afetou 50 mil átomos, o que por sua vez influenciou o movimento de um segundo fóton. Insights sobre a dinâmica do vórtice de fótons Para entender os vórtices de fótons, pense no que acontece quando você arrasta uma placa verticalmente pela água. O movimento rápido da água empurrado pela placa encontra o movimento mais lento ao seu redor. Isso cria dois vórtices que, quando vistos de cima, parecem se mover juntos ao longo da superfície da água, mas na verdade fazem parte de uma configuração tridimensional conhecida como anel de vórtice: a parte submersa da placa cria meio anel , que conecta os dois vórtices visíveis na superfície, forçando-os a se moverem juntos. Outro exemplo familiar de anéis de vórtice são os anéis de fumaça. Nas últimas etapas do estudo, os pesquisadores observaram esse fenômeno quando introduziram um terceiro fóton, o que acrescentou uma dimensão extra às descobertas: os cientistas descobriram que os dois vórtices observados ao medir dois fótons fazem parte de um anel de vórtice tridimensional gerado pela influência mútua dos três fótons. Estas descobertas demonstram quão semelhantes são os vórtices recém-descobertos com os conhecidos em outros ambientes. Avanços em direção ao processamento de dados quânticos Os vórtices podem ter roubado a cena neste estudo, mas os pesquisadores continuam a trabalhar em direção ao seu objetivo de processamento quântico de dados. A próxima etapa do estudo será disparar os fótons uns contra os outros e medir a mudança de fase de cada fóton separadamente. Dependendo da força das mudanças de fase, os fótons poderiam ser usados ​​como qubits – as unidades básicas de informação na computação quântica. Ao contrário das unidades de memória normal do computador, que podem ser 0 ou 1, os bits quânticos podem representar uma faixa de valores entre 0 e 1 simultaneamente. Referência: “Vórtices quânticos de fótons fortemente interagindo” por Lee Drori, Bankim Chandra Das, Tomer Danino Zohar, Gal Winer, Eilon Poem, Alexander Poddubny e Ofer Firstenberg, 13 de julho de 2023, Ciência. DOI: 10.1126/science.adh5315 A pesquisa do Prof. Ofer Firstenberg é apoiada pelo Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust, pela Shimon and Golde Picker – Weizmann Annual Grant e pelo Laboratory in Memory of Leon e Blacky Broder, Suíça.

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A geração confiável de números aleatórios tornou-se um componente central da tecnologia de informação e comunicação. Na verdade, geradores de números aleatórios, algoritmos ou dispositivos que podem produzir sequências aleatórias de números estão agora ajudando a proteger as comunicações entre diferentes dispositivos, a produzir amostras estatísticas e para várias outras aplicações. Pesquisadores da Toshiba Europe Ltd. desenvolveram recentemente um novo gerador quântico de números aleatórios (QRNG) baseado em um circuito integrado fotônico que pode ser integrado diretamente em dispositivos eletrônicos. Este QRNG, introduzido em um artigo publicado em Eletrônica da Naturezapode gerar de forma segura e robusta Números aleatórios a uma velocidade notável de 2 Gbit s-1. “A aleatoriedade é agora uma mercadoria valiosa, pois impulsiona quase todos os protocolos digitais que permitem a comunicação privada”, disse Raymond Smith, cientista pesquisador sênior e coautor do artigo, ao Tech Xplore. "O uso comum de geradores de números pseudo-aleatórios (PRNGs) representa uma ameaça potencial à segurança porque os PRNGs são algoritmos meramente determinísticos e não fornecem aleatoriedade verdadeira. Isto é particularmente crítico para sistemas de comunicação seguros." Estudos recentes destacaram o potencial de geração de números verdadeiramente imprevisíveis usando QRNGs, geradores de números aleatórios que potencializam processos naturais de origem quântica. Smith e seus colegas da Toshiba têm experimentado essas técnicas. "Esforços de pesquisa anteriores e ideias que inspiraram este trabalho incluem a busca pela simplificação do hardware dos QRNGs", disse Smith. "Normalmente, os QRNGs empregam componentes fotônicos, como lasers e detectores, que são volumosos e requerem manuseio especial quando montados com componentes eletrônicos. Essa complexidade torna os QRNGs mais difíceis de implantar em grande escala e mais caros. No entanto, uma tecnologia chamada 'fotônica integrada' está ajudando a superar esses desafios." Os circuitos fotônicos integrados permitem aos pesquisadores condensar todos os componentes ópticos centrais em um único chip com apenas alguns milímetros de tamanho. Smith e seus colegas tentaram usar tecnologias fotônicas integradas para criar um circuito integrado fotônico (PIC) que pudesse simplificar a complexidade de seu método QRNG, facilitando sua futura implantação em larga escala. "Nos últimos anos, a Toshiba fez vários avanços na tecnologia PIC, incluindo o desenvolvimento o primeiro sistema de distribuição quântica de chaves (QKD) baseado em chip do mundo", disse Smith. "Este sistema QKD incorporou um QRNG PIC em um pacote borboleta de 14 pinos cuja saída óptica precisava ser acoplada por fibra a um fotodiodo de alta velocidade na placa eletrônica QRNG." Crédito: Marangon et al. O objetivo principal do estudo recente da equipe da Toshiba foi desenvolver um QRNG completo baseado em um PIC com apenas entradas e saídas eletrônicas. Além disso, os investigadores planearam implantar o QRNG em dispositivos reais para validar a sua eficácia. “Normalmente, os PICs são testados sob condições controladas, utilizando equipamento de laboratório especializado”, explicou Smith. “Essa abordagem torna difícil avaliar o desempenho desta tecnologia, uma vez implantada em sistemas reais, sob condições operacionais reais”. Smith e seus colegas projetaram uma placa de circuito impresso compacta que incorpora o PIC que desenvolveram, chamado núcleo de entropia óptica (OEC). OEC possui embalagem padrão que lembra outros chips eletrônicos e mede 6 x 6 mm2. A placa de circuito na qual está embutida inclui módulos eletrônicos que acionam o PIC, bem como módulos que leem os sinais aleatórios gerados. “Então, como é produzido o sinal aleatório?” Smith disse. “O PIC é composto por dois lasers que emitem pulsos ópticos com fases aleatórias devido ao ruído quântico. Esses pulsos interferem entre si, gerando um pulso com intensidade óptica aleatória, que é então convertido em um sinal de corrente aleatório por um detector rápido. é processado pela placa e convertido em bits aleatórios que podem ser distribuídos a uma taxa muito rápida (Gb/s)." A principal vantagem do novo QRNG integrado baseado em fotônica é que seu PIC subjacente é econômico e pode ser montado em placas eletrônicas usando métodos convencionais de montagem em série. Isto poderia facilitar a sua futura implantação em grande escala em vários dispositivos eletrônicostornando-o uma alternativa competitiva e de melhor desempenho aos PRNGs. “Construímos oito placas para estudar a variabilidade de desempenho em diferentes dispositivos”, disse Smith. “Além disso, para garantir a segurança de sua produção final, o QRNG realiza testes de integridade na produção do OEC para verificar se ele opera continuamente conforme esperado, ajustando automaticamente os parâmetros de condução do OEC se necessário, bem como calculando a taxa de geração segura que pode alcançar em tempo real. Se essa taxa cair, o QRNG pode ajustar automaticamente o pós-processamento para garantir que o resultado final permaneça imprevisível." Embora os PICs sejam geralmente testados isoladamente usando equipamentos especializados, o PIC desenvolvido na Toshiba pode ser perfeitamente integrado à eletrônica e testado em ambientes reais. Os testes iniciais foram altamente promissores, demonstrando que o OEC pode operar de forma tão confiável quanto outros componentes eletrônicos padrão. “Incorporamos uma placa QRNG em um sistema QKD e a operamos continuamente por 38 dias, produzindo um sinal aleatório estável apesar das flutuações significativas de temperatura”, disse Smith. “Este teste demonstra a prontidão do nosso QRNG para implantação em sistemas reais, sob condições operacionais reais. Outro ponto notável é que obtivemos desempenhos muito semelhantes de todas as oito placas, o que é fundamental para estabelecer uma linha de base de desempenho.” O recente estudo desta equipe de pesquisadores representa um avanço importante no desenvolvimento de QRNGs integrados baseados em fotônica e pode contribuir para sua futura implantação em massa. Até agora, Smith e seus colegas conseguiram atingir uma taxa de geração aleatória de bits de até 8 Gbit/s, mas em breve esperam aumentar ainda mais essa taxa. “Isso tornará esses QRNGs atraentes para simulações e computação de alto desempenho”, acrescentou Smith. “Também planejamos continuar a aumentar a robustez dos nossos QRNGs para garantir que eles possam operar de forma confiável em casos de uso do mundo real”.   Mais Informações: Davide G. Marangon et al, Um gerador quântico de números aleatórios rápido e robusto com um núcleo de aleatoriedade fotônica integrado e independente, Eletrônica da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01140-0. © 2024 Science X Network Citação: Novo gerador quântico de números aleatórios atinge velocidade de 2 Gbit/s (2024, 11 de junho) recuperado em 11 de junho de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-06-quantum-random-generator-gbits.html Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.    

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Um análise publicada no diário Ciência descobriu que, contrariamente a uma suposição amplamente difundida, o urânio de alto teor e baixo enriquecimento (HALEU), agora produzido com subsídios federais para abastecer a próxima geração de pequenos reatores nucleares, pode ser usado diretamente para fabricar armas nucleares e, portanto, apresenta maior terrorismo e ameaças de proliferação nuclear do que as reconhecidas publicamente pelo governo federal e pela indústria.   "Se o HALEU se tornasse um reator padrão combustível sem restrições apropriadas determinadas por uma revisão de segurança interagências, outros países seriam capazes de obter, produzir e processar HALEU utilizáveis ​​em armas com impunidade, eliminando a distinção nítida entre programas nucleares pacíficos e não pacíficos", de acordo com a análise conduzida por cinco dos principais especialistas acadêmicos e independentes em proliferação do mundo. "Esses países estariam a apenas alguns dias de uma bomba, dando ao comunidade internacional nenhum aviso sobre a próxima proliferação nuclear e praticamente nenhuma oportunidade para evitá-la." O documento apela a medidas adicionais para mitigar este risco à medida que os Estados Unidos e outros países prosseguem a implantação internacional de reactores alimentados a HALEU. "Dados os riscos, recomendamos que o Congresso dos EUA oriente a Administração Nacional de Segurança Nuclear do DOE a encomendar uma nova revisão da proliferação HALEU e riscos de segurança por especialistas de laboratórios de armas dos EUA." Os combustíveis para os reactores comerciais actuais não dependem do HALEU, que é enriquecido entre 10% e 20% de urânio-235, e em vez disso utiliza normalmente urânio enriquecido abaixo de 5%. A esses níveis, o combustível não consegue sustentar uma reacção em cadeia explosiva, o que tem impedido nações ou terroristas de reaproveitarem o combustível comercial de reactores para armas. No entanto, por razões técnicas, muitos dos Reator nuclear os projetos que os engenheiros desejam construir hoje usariam HALEU. Como o HALEU está abaixo do limite inferior de enriquecimento de 20% que define o urânio altamente enriquecido (HEU), que é entendido como sendo diretamente utilizável em armas nucleareso desenvolvimento destes reactores não levantou preocupações significativas em matéria de proliferação. Mas ao rever a informação na literatura aberta para analisar as quantidades e os níveis de enriquecimento de HALEU que os novos reactores utilizariam, os autores do Ciência O artigo concluiu que HALEU acima de cerca de 12% de urânio-235 poderia ser usado para fabricar armas práticas com rendimentos comparáveis ​​às bombas que destruíram Hiroshima e Nagasaki. Muitos reactores propostos poderiam conter HALEU suficiente para fabricar uma arma nuclear e, portanto, representar sérios riscos de segurança, de acordo com o artigo. Estes riscos estão a aumentar porque, embora a quantidade de HALEU em utilização comercial seja hoje relativamente pequena, o governo federal está a encorajar activamente a utilização de HALEU e a financiar a sua produção. O Departamento de Energia dos EUA está a cobrir metade do custo de implantação de duas centrais nucleares de demonstração que planeiam utilizar quantidades de várias toneladas de combustível HALEU, incluindo o reactor rápido "Natrium" que a TerraPower, uma empresa fundada por Bill Gates, planeia construir em Kemmerer, Wyoming. No início deste ano, o governo federal destinou 2,7 mil milhões de dólares para subsidiar a produção de urânio enriquecido, incluindo HALEU, para alimentar estes e outros projectos de reactores que estão a ser considerados para uma série de aplicações, incluindo a alimentação de centros de dados e operações de petróleo e gás. Outros países estão seguindo o exemplo. Muitos reactores alimentados por HALEU utilizariam urânio enriquecido até um pouco abaixo do limite de 20%, o que representa o risco mais elevado. Os pesquisadores sugerem que "seria alcançado um equilíbrio razoável entre riscos e benefícios se o enriquecimento de combustíveis para reatores de energia fosse restrito a menos de 10 a 12% de urânio-235", o que permitiria que muitos projetos de reatores avançassem com consequências econômicas apenas modestas. . No entanto, se continuarem a ser utilizados enriquecimentos mais elevados, os autores recomendam que os padrões de segurança para proteger o HALEU contra roubo sejam reforçados para os níveis que se aplicam aos materiais utilizáveis ​​em armas HEU e plutónio. Mais Informações: R. Scott Kemp, O potencial de armas do urânio pouco enriquecido de alto ensaio, Ciência (2024). DOI: 10.1126/science.ado8693. www.science.org/doi/10.1126/science.ado8693 Fornecido pela União de Cientistas Preocupados Citação: Análise: O potencial de armas do combustível de urânio de alto teor e baixo enriquecimento representa uma ameaça maior do que o reconhecido publicamente (2024, 6 de junho) recuperado em 8 de junho de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-06-análise-weapons-potential -alto-ensaio.html Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. 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Todos os dias, os oncologistas se veem às voltas com a desafiadora decisão de escolher qual é o melhor caminho a seguir no tratamento de seus pacientes. Frequentemente, doentes, com um mesmo perfil e vítimas de um mesmo tipo de tumor, respondem de maneira completamente diferente a um mesmo medicamento. Prever como o paciente reagirá a uma determinada intervenção é um dos maiores desafios da oncologia. Pois bem, a healthtech Valar Labs desenvolveu uma plataforma de inteligência artificial (IA) capaz de ajudar os médicos nessa tomada de decisão. Batizada Vesta, a ferramenta, por enquanto, está programada para fazer o rastreamento do câncer de bexiga. Globalmente, entre todas as neoplasias, a doença é a quarta mais comum entre os homens e o oitava, entre as mulheres. No Brasil, para o triênio 2023-2025, são esperados 11.370 novos casos, por ano — e 4.595 mortes. Quando a doença é diagnosticada em fases iniciais, as chances de cura são altas. Mas, mesmo nessas situações, um grupo de pacientes não responde à abordagem padrão, a imunoterapia com BCG. Determinar quais deles não são candidatos ao tratamento os poupa dos efeitos colaterais (em geral, severos) e economiza um tempo precioso com uma terapêutica que, mais adiante, se mostraria ineficaz. Na oncologia, quanto mais precoce é o diagnóstico e mais preciso é o tratamento, maior é a probabilidade de cura, sem grandes prejuízos da qualidade de vida do doente. Fundada em 2021, em Palo Alto, na Califórnia, por Anirudh Joshi, Damir Vrabac, Pranav Rajpurkar e Viswesh Krishna, a healthtech acaba de levantar US$ 22 milhões, em uma rodada série A, liderada pelos fundos DCVC e 16Z, com a participação das gestoras PearVC e Andreessen Horowitz. Com o cheque mais recente, o total arrecadado sobe para US$ 26 milhões, segundo a consultoria Crunchbase. O dinheiro será usado para expandir o portfólio da Valar Labs para outros tipos de câncer. Estudos sobre a aplicação da IA em pacientes com tumores pancreáticos já estão em andamento. Mil pacientes, de quatro continentes A IA Vesta foi testada em mil pacientes, em quatro continentes. Os resultados dos estudos científicos foram publicados na revista especializada The Journal of Urology, da Associação Americana de Urologia — a aceitação do artigo é um indicativo da qualidade e seriedade dos estudos. [caption id="" align="alignnone" width="860"] Sonho antigo da medicina[/caption] Damir Vrabac (COO), Anirudh Joshi (CEO) e Viswesh Krishna (CTO) fundaram a healthtech em 2021, na Califórnia (Crédito: reprodução valarlabs.com) [caption id="" align="alignnone" width="860"] Sonho antigo da medicina[/caption] Essa é uma amostra de um tecido da bexiga de um paciente com câncer, conforme a imagem é analisada pela IA Vesta (Crédito: reprodução valarlabs.com) O sistema da Valar Labs funciona em duas etapas. Na primeira, um modelo de visão computacional, treinada em milhares de imagens histológicas de pacientes com câncer, analisa em minúcias o tecido doente. Os patologistas humanos, em geral, por meio de comparações com células sadias, conseguem identificar que há algo de errado com as cancerosas. Mas frequentemente têm dificuldade para medir as diferenças entre elas. Mais precisão Na segunda fase, a IA indica se o paciente se beneficiará ou não da imunoterapia com BCG. A precisão, segundo os especialistas, é muito maior do que as métricas usadas atualmente, como a avaliação dos fatores de risco, a cistoscopia (exame endoscópico da bexiga) e a biópsia. Nos estudos da Valar Labs, a Vesta consegue identificar os doentes com o triplo de risco de não responder à imunoterapia com BCG. Apesar do sucesso da IA, o sistema não substitui a decisão do médico — pelo menos, por enquanto, nenhuma tecnologia é capaz assumir o lugar dos profissionais humanos. A Vesta, porém, acena com a possibilidade de tratamentos cada vez mais personalizados; um sonho antigo da medicina Fique Por Dentro Tudo sobre o Câncer de Bexiga

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Uma equipe de pesquisa liderada por Edward Knightly, da Rice University, descobriu uma vulnerabilidade de segurança de espionagem em links de backhaul sem fio de alta frequência e alta velocidade, amplamente empregados em aplicações críticas, como sinais de telefones celulares sem fio 5G e negociações financeiras de baixa latência em Wall Street. Ao contrário da crença comum de que esses links são inerentemente seguros devido ao seu posicionamento elevado e "feixes de lápis" de ondas milimétricas e subterahertz altamente diretivos, a equipe expôs um novo método de interceptação usando um drone equipado com metassuperfície chamado MetaFly. Deles descobertas foram publicadas como parte do Simpósio IEEE 2024 sobre Segurança e Privacidade (SP). "As implicações da nossa pesquisa são de longo alcance, afetando potencialmente um amplo espectro de empresas, agências governamentais e indivíduos que dependem desses links", disse Knightly, professor de engenharia elétrica e de computação da Sheafor-Lindsay e professor de ciência da computação. "É importante ressaltar que compreender essa vulnerabilidade é o primeiro passo para o desenvolvimento de contramedidas robustas." As ligações de backhaul sem fios, cruciais para a espinha dorsal das redes de comunicação modernas que ligam os utilizadores finais às redes principais, foram consideradas imunes à escuta devido às suas barreiras físicas e tecnológicas subjacentes. Cavaleiro e Ph.D. em engenharia elétrica e de computação. O assistente de pesquisa Zhambyl Shaikhanov, em colaboração com pesquisadores da Brown University e da Northeastern University, demonstraram como um adversário forte pode contornar essas defesas com uma facilidade alarmante. Ao implantar o MetaFly, eles interceptaram alta frequência sinais entre telhados em Boston área metropolitanaquase sem deixar vestígios. "Nossa descoberta destaca uma supervisão crítica na percepção segurança de nossos links de backhaul sem fio", disse Shaikhanov. À medida que a tecnologia sem fio avança nos domínios do 5G e além, garantir a segurança dessas redes é fundamental. O trabalho da equipe Rice é um passo significativo para a compreensão de ameaças sofisticadas, como o MetaFly, e também para a proteção da infraestrutura de comunicação.   Mais Informações: Zhambyl Shaikhanov et al, MetaFly: Intercepção de backhaul sem fio via manipulação aérea de frente de onda. Simpósio IEEE 2024 sobre Segurança e Privacidade (SP) (2024), DOI: 10.1109/SP54263.2024.00151. www.computer.org/csdl/proceedi… 3000a151/1Ub2491z20w Citação: Discovery destaca 'supervisão crítica' na segurança percebida de redes sem fio (2024, 7 de junho) recuperado em 7 de junho de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-06-discovery-highlights-critical-oversight-wireless.html Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.  

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Nos últimos anos, os ciberataques tornaram-se cada vez mais hábeis em contornar as medidas de segurança e atingir com sucesso os utilizadores de tecnologia. O desenvolvimento de métodos eficazes para detectar, neutralizar ou mitigar o impacto destes ataques é de extrema importância. Entre os tipos de ataques cibernéticos que podem causar danos significativos às vítimas estão aqueles que utilizam ransomware, software malicioso que nega aos usuários o acesso às suas contas, sites ou sistemas de computador até que paguem ao invasor uma quantia específica em dinheiro. Alguns desses ataques podem aprender a escapar medidas de segurança usando redes adversárias generativas (GANs), arquiteturas de aprendizagem profunda que podem melhorar seu desempenho em uma determinada tarefa por meio de tentativa e erro. As arquiteturas baseadas em GAN consistem em dois redes neurais artificiais que competem entre si para gerar resultados cada vez mais “melhores” em uma tarefa específica. Neste caso, isso poderia implicar a análise das características de malware que escaparam das medidas de segurança e se tornaram mais hábeis na criação desse malware. Pesquisadores da Texas A&M University e da Ho Technical University desenvolveram recentemente uma nova abordagem para produzir amostras de ransomware adversárias, que eles chamam de rede adversária geradora de evolução (EGAN). Descobriu-se que esse método gera ransomware que pode escapar com sucesso de inúmeras soluções comerciais antivírus baseadas em IA e métodos de detecção de malware. O trabalho é Publicados no 2023 48ª Conferência IEEE sobre Redes de Computadores Locais (LCN). “O Treinamento Adversarial é uma estratégia de defesa comprovada contra malware adversário”, escreveram Daniel Commey, Benjamin Appiah e seus colegas em seu artigo. “No entanto, gerar amostras de malware adversário para este tipo de treinamento representa um desafio porque o malware adversário resultante precisa permanecer evasivo e funcional. "Este trabalho propõe uma estrutura de ataque, EGAN, para resolver essa limitação. EGAN aproveita uma estratégia de evolução e uma rede adversária generativa para selecionar uma sequência de ações de ataque que podem transformar um arquivo Ransomware, preservando sua funcionalidade original." EGAN, o framework desenvolvido por Commey, Appiah e seus colegas combina uma estratégia de evolução (ES), um método de otimização baseado no conceito de evolução, com um GAN. O agente ES na EGAN é colocado em competição com um algoritmo treinado para classificar ransomware, testando diversas ações de preservação de funcionalidade que podem ser aplicadas a amostras de ransomware. “A abordagem identifica a sequência ideal de ações que leva à classificação incorreta para cada amostra de ransomware”, escreveram os pesquisadores em seu artigo. “Se as manipulações do agente ES forem eficazes, um GAN será usado para gerar um vetor de recurso adversário que altera o arquivo ransomware para parecer benigno.” Comey, Appiah e seus colegas avaliaram sua abordagem em uma série de experimentos e descobriram que ela permitiu a geração de ransomware que evitou com sucesso muitos sistemas antivírus e de detecção de malware disponíveis no mercado. Estas descobertas demonstram a ameaça significativa representada pelo ransomware adversário, destacando a necessidade de desenvolver medidas de segurança mais fortes que sejam melhores na prevenção destes ataques. “Testamos esta estrutura em sistemas antivírus comerciais populares baseados em IA listados no VirusTotal e demonstramos que nossa estrutura é capaz de contornar a maioria desses sistemas”, escreveram Commey, Appiah e seus colegas em seu artigo. “Além disso, avaliamos se a estrutura de ataque EGAN pode escapar de outras soluções antivírus comerciais que não sejam de IA. Nossos resultados indicam que o ransomware adversário gerado pode aumentar a probabilidade de escapar de algumas delas.” No futuro, este trabalho recente poderá inspirar o desenvolvimento de novas técnicas de segurança cibernética para proteger sistemas informáticos contra ransomware adversário. Enquanto isso, os pesquisadores planejam continuar investigando os riscos do malware adversário. “Em pesquisas futuras, planejamos investigar outras ações e estruturas adicionais de exploração de arquivos PE (executáveis ​​portáteis) que podem escapar da análise dinâmica”, concluíram os pesquisadores em seu artigo. “Nossa experimentação mostra que as ações atualmente empregadas carecem da robustez necessária para escapar da análise dinâmica da sandbox Cuckoo.”   Mais Informações: Daniel Commey et al, EGAN: GAN evolutivo para evasão de ransomware, 2023 48ª Conferência IEEE sobre Redes de Computadores Locais (LCN) (2023). DOI: 10.1109/LCN58197.2023.10223320 © 2024 Science X Network Citação: Novo ataque de ransomware baseado em uma rede adversária generativa evolutiva pode escapar das medidas de segurança (2024, 6 de junho) recuperado em 6 de junho de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-06-ransomware-based-evolutional-generative-adversarial. 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Os simuladores quânticos estão agora abordando problemas físicos complexos, como a dinâmica dos ímãs quânticos 1D e suas possíveis semelhanças com fenômenos clássicos como o acúmulo de neve. Pesquisas recentes confirmam alguns aspectos desta teoria, mas também destacam desafios na validação completa da classe de universalidade KPZ em sistemas quânticos. Crédito: Google LLC Simuladores quânticos estão revelando novos insights sobre ímãs quânticos 1D, comparando sua dinâmica com fenômenos como a acumulação de neve. Os simuladores quânticos estão avançando rapidamente e agora podem resolver problemas anteriormente confinados à física teórica e à simulação numérica. Pesquisadores do Google Quantum AI e seus colaboradores demonstraram esse novo potencial explorando a dinâmica em ímãs quânticos unidimensionais, concentrando-se especificamente em cadeias de partículas de spin-1/2. Eles investigaram um problema de mecânica estatística que tem sido o foco de atenção nos últimos anos: poderia tal ímã quântico 1D ser descrito pelas mesmas equações que a neve caindo e se aglomerando? Parece estranho que os dois sistemas estivessem conectados, mas em 2019, pesquisadores da Universidade de Ljubljana encontraram evidências numéricas impressionantes que os levaram a conjecturar que a dinâmica do spin no modelo spin-1⁄2 Heisenberg está no modelo Kardar-Parisi- Classe de universalidade Zhang (KPZ), baseada no escalonamento da função de correlação spin-spin de temperatura infinita. Simulando magnetização em uma cadeia de spin quântico de Heisenberg. Crédito: Google LLC A equação KPZ foi originalmente introduzida para descrever a dinâmica estocástica e não linear de interfaces acionadas e provou ser aplicada a uma ampla gama de sistemas clássicos, como frentes crescentes de incêndios florestais, que pertencem à classe de universalidade KPZ. Seria surpreendente se o modelo spin-1⁄2 de Heisenberg estivesse nesta classe de universalidade, conforme conjecturado pelos pesquisadores de Ljubljana, porque é linear e não estocástico, ao contrário dos outros sistemas desta classe. Insights experimentais de simulações quânticas Em 2022, simulações quânticas começaram a esclarecer esta questão com experimentos com átomos frios realizados por pesquisadores do Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Ao estudar o relaxamento de um desequilíbrio inicial dos spins magnéticos, encontraram evidências experimentais em apoio a esta conjectura, que foi publicado em Ciência em 2022. Para explorar ainda mais a dinâmica de spin neste modelo, a colaboração do Google aproveitou a capacidade do seu processador quântico supercondutor para adquirir rapidamente grandes quantidades de dados experimentais, permitindo um estudo detalhado das estatísticas subjacentes. Especificamente, usando uma cadeia de 46 qubits supercondutores, eles mediram a distribuição de probabilidade de quantos spins cruzaram o centro da cadeia, uma quantidade conhecida como magnetização transferida. A média e a variância dessa distribuição apresentaram comportamento consistente com estar na classe de universalidade KPZ, em plena concordância com os achados do grupo Max-Planck-Institut. Foi somente quando examinaram cuidadosamente o terceiro (assimetria) e o quarto (curtose) momentos da magnetização transferida que encontraram desvios claros das previsões para a classe de universalidade KPZ, indicando que a conjectura não se sustenta nas escalas de tempo sondadas no experimento . Geralmente, medir a distribuição de uma variável estocástica com precisão suficiente para que os momentos mais elevados possam ser resolvidos com relação sinal-ruído suficiente é extremamente desafiador; precisa de amostragem rápida, um alto nível de controle e, para processadores quânticos, coerência quântica. Este trabalho, publicado em Ciênciarepresenta de forma excelente a atual era emocionante da simulação quântica, na qual os processadores quânticos permitem aprofundar nossa compreensão de novos fenômenos físicos. Referência: “Dinâmica de magnetização a temperatura infinita em uma cadeia de spin de Heisenberg” por E. Rosenberg, TI Andersen, R. Samajdar, A. Petukhov, JC Hoke, D. Abanin, A. Bengtsson, IK Drozdov, C. Erickson, PV Klimov, X. Mi, A. Morvan, M. Neeley, C. Neill, R. Acharya, R. Allen, K. Anderson, M. Ansmann, F. Arute, K. Arya, A. Asfaw, J. Atalaya, JC Bardin, A. Bilmes, G. Bortoli, A. Bourassa, J. Bovaird, L. Brill, M. Broughton, BB Buckley, DA Buell, T. Burger, B. Burkett, N. Bushnell, J. Campero, H .-S. Chang, Z. Chen, B. Chiaro, D. Chik, J. Cogan, R. Collins, P. Conner, W. Courtney, AL Crook, B. Curtin, DM Debroy, A. Del Toro Barba, S. Demura, A. Di Paolo, A. Dunsworth, C. Earle, L. Faoro, E. Farhi, R. Fatemi, VS Ferreira, L. Flores Burgos, E. Forati, AG Fowler, B. Foxen, G. Garcia, É. Genois, W. Giang, C. Gidney, D. Gilboa, M. Giustina, R. Gosula, A. Grajales Dau, JA Gross, S. Habegger, MC Hamilton, M. Hansen, MP Harrigan, SD Harrington, P. Heu , G. Hill, MR Hoffmann, S. Hong, T. Huang, A. Huff, WJ Huggins, LB Ioffe, SV Isakov, J. Iveland, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, P. Juhas, D Kafri, T. Khattar, M. Khezri, M. Kieferová, S. Kim, A. Kitaev, AR Klots, AN Korotkov, F. Kostritsa, JM Kreikebaum, D. Landhuis, P. Laptev, K.-M. Lau, L. Laws, J. Lee, KW Lee, YD Lensky, BJ Lester, AT Lill, W. Liu, A. Locharla, S. Mandrà, O. Martin, S. Martin, JR McClean, M. McEwen, S Meeks, KC Miao, A. Mieszala, S. Montazeri, R. Movassagh, W. Mruczkiewicz, A. Nersisyan, M. Newman, JH Ng, A. Nguyen, M. Nguyen, MY Niu, TE O'Brien, S. Omonije, A. Opremcak, R. Potter, LP Pryadko, C. Quintana, DM Rhodes, C. Rocque, NC Rubin, N. Saei, D. Sank, K. Sankaragomathi, KJ Satzinger, HF Schurkus, C. Schuster, MJ Shearn, A. Shorter, N. Shutty, V. Shvarts, V. Sivak, J. Skruzny, W. Clarke Smith, RD Somma, G. Sterling, D. Strain, M. Szalay, D. Thor, A. Torres , G. Vidal, B. Villalonga, C. Vollgraff Heidweiller, T. White, BWK Woo, C. Xing, Z. Jamie Yao, P. Yeh, J. Yoo, G. Young, A. Zalcman, Y. Zhang, N. Zhu, N. Zobrist, H. Neven, R. Babbush, D. Bacon, S. Boixo, J. Hilton, E. Lucero, A. Megrant, J. Kelly, Y. Chen, V. Smelyanskiy, V. Khemani, S. Gopalakrishnan, T. Prosen e P. Roushan, 4 de abril de 2024, Ciência. DOI: 10.1126/science.adi7877

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Descoberta em Nanoscala: Uma Nova Abordagem Eficiente para a Computação Quântica Recentemente, cientistas descobriram uma nova técnica para melhorar a eficiência energética na computação quântica, utilizando ondas de spin. Essa descoberta pode ter implicações profundas para o futuro da tecnologia quântica. Introdução A computação quântica é uma área que promete revolucionar a forma como processamos informações. Diferente dos computadores tradicionais, que operam com bits binários, os computadores quânticos utilizam qubits, que podem existir em vários estados simultaneamente. Isso permite a resolução de problemas complexos muito mais rapidamente. Contudo, um dos principais desafios é a eficiência energética, já que os métodos atuais exigem alto consumo de energia e geram calor significativo. A descoberta recente de pesquisadores das universidades de Lancaster e Radboud apresenta uma solução promissora: o uso de ondas de spin para processamento de informações. Esta abordagem não só melhora a eficiência energética, mas também elimina a necessidade de correntes elétricas que causam aquecimento. A Revolução das Ondas de Spin Como funcionam as ondas de spin? Ondas de spin são flutuações na orientação dos spins dos elétrons, que podem ser utilizadas para transportar e processar informações em escala nanométrica. Essas ondas se comportam de forma análoga às ondas de luz ou som, mas ao invés de deslocarem partículas, elas transferem momentos angulares dentro de materiais magnéticos. Aplicações Potenciais da Nova Abordagem A geração e controle dessas ondas de spin através de pulsos de luz abrem inúmeras possibilidades para a computação quântica e outras áreas tecnológicas. Sistemas que utilizam ondas de spin podem ser aplicados em dispositivos de armazenamento de dados, sensores magnéticos, e até em redes de comunicação quântica, onde a transmissão de dados ocorre sem dissipação de energia. Vantagens em Relação aos Métodos Tradicionais Diferente das correntes elétricas convencionais que movem elétrons e causam aquecimento, as ondas de spin não envolvem movimento de partículas, o que reduz a perda de energia. Essa característica permite a criação de dispositivos que operam em temperaturas mais baixas, prolongando a vida útil dos componentes e possibilitando uma maior miniaturização dos circuitos quânticos. O Papel dos Pulsos de Luz no Controle das Ondas A utilização de pulsos de luz para controlar as ondas de spin é um avanço significativo, pois oferece precisão sem a necessidade de eletricidade direta. Este método possibilita a manipulação rápida e precisa dos qubits em computadores quânticos, facilitando operações mais complexas de forma eficiente. Perspectivas Futuras para a Computação Quântica Essa inovação representa apenas um passo inicial rumo a um futuro onde os dispositivos quânticos sejam mais acessíveis e amplamente utilizados. A eficiência energética é um fator crítico para a viabilidade comercial dessas tecnologias. Com essa nova abordagem, pode-se esperar o desenvolvimento de processadores quânticos mais compactos e eficientes. Ondas de Spin em Diferentes Campos Tecnológicos As aplicações das ondas de spin não se limitam apenas à computação quântica. Elas também têm potencial para revolucionar áreas como: Armazenamento de Dados: Permitem o desenvolvimento de memórias magnéticas mais rápidas e duráveis. Sensores de Precisão: Facilitam a criação de sensores capazes de detectar pequenas mudanças em campos magnéticos. Comunicação Quântica: Podem ser utilizadas em redes de comunicação seguras, com maior resistência à interferência. Conclusão A descoberta de que ondas de spin podem ser geradas e controladas eficientemente em escala nanométrica através de pulsos de luz representa um avanço monumental para a computação quântica. Essa técnica promete não apenas melhorar a eficiência energética, mas também reduzir os problemas de aquecimento e ampliar as possibilidades tecnológicas em várias indústrias. O futuro da computação quântica parece estar mais próximo do que imaginávamos, graças a essa inovadora abordagem. Perguntas Frequentes Qual a principal vantagem do uso de ondas de spin na computação quântica? O uso de ondas de spin elimina a necessidade de correntes elétricas, reduzindo o aquecimento e aumentando a eficiência energética. Como as ondas de spin são geradas? São geradas através de pulsos de luz que manipulam a orientação dos spins dos elétrons em materiais magnéticos. Quais são as aplicações potenciais das ondas de spin além da computação? Podem ser usadas em armazenamento de dados, sensores magnéticos de precisão e comunicação quântica. Essa tecnologia já está pronta para uso comercial? Ainda está em fase de pesquisa, mas os avanços indicam um futuro promissor. Por que a eficiência energética é um desafio na computação quântica? Os dispositivos atuais geram muito calor devido ao movimento dos elétrons, limitando o desempenho e a miniaturização dos componentes. Como essa descoberta pode influenciar o desenvolvimento de computadores quânticos? Pode levar ao desenvolvimento de dispositivos mais compactos e energeticamente eficientes, acelerando a adoção da computação quântica. Sugestões para links internos e externos: Interno: Computação quântica: Artigos sobre computação quântica Externo: Mais detalhes sobre ondas de spin: Wikipedia sobre Spintrônica