技术

技术

光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

光子在虚空中碰撞:量子模拟从无中创造光线

物理学家成功模拟了一种奇特的量子现象,即光似乎从空荡荡的空间中产生,这一概念至今仅存在于理论中。通过尖端的模拟技术,研究人员模拟了强激光如何与所谓的量子真空相互作用,揭示了光子如何相互反弹,甚至产生新的光束。这些突破恰逢新的超强激光设施准备在现实中测试这些令人困惑的效应,潜在地为揭示新物理学甚至暗物质粒子打开了一扇大门。 使用先进的计算建模,由牛津大学领导的研究团队,与里斯本大学的高级技术研究所合作,首次实现了实时三维模拟,展示了强激光束如何改变“量子真空”——这一状态曾被认为是空的,但量子物理学预测它充满了虚拟的电子-正电子对。 令人兴奋的是,这些模拟重现了量子物理学预测的一种奇特现象,称为“真空四波混合”。这表明,三束聚焦激光脉冲的综合电磁场可以极化真空中的虚拟电子-正电子对,导致光子像台球一样相互弹跳——在一种“黑暗中的光”过程中生成第四束激光。这些事件可以作为在极高强度下探测新物理学的探针。 “这不仅仅是学术好奇心——这是实验确认量子效应的重要一步,之前这些效应主要是理论上的,”研究共同作者、牛津大学物理系的彼得·诺雷斯教授说。 这项工作正值新一代超强激光即将上线之际。英国的Vulcan…

― Advertisement ―

spot_img

光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

More News

光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

过时手机如何为智能城市提供动力并拯救海洋

在全球每年生产超过10亿部智能手机的背景下,研究团队正在改变电子废物的处理方式。与其将旧手机扔掉,他们展示了一种开创性的方法:将过时的智能手机转变为微型数据中心。这种低成本的创新(每部手机仅8欧元)提供了实际应用,从监测公交乘客到观察海洋生物,而无需使用新技术。 每年,全球生产超过12亿部智能手机。电子设备的生产不仅耗能密集,还消耗珍贵的自然资源。此外,制造和运输过程会向大气中释放大量二氧化碳。同时,设备的老化速度比以往任何时候都快——用户平均每2到3年会更换仍然正常工作的手机。老旧设备充其量被回收利用,最糟糕的情况是最终被扔进垃圾填埋场。 尽管最可持续的解决方案是改变消费者的行为,更仔细地考虑每个新型号是否真的需要取代旧款,但这说起来容易做起来难。快速的技术发展令旧设备迅速过时。因此,需要替代方案——例如通过赋予设备全新的用途来延长其使用寿命。 这正是塔尔图大学计算机科学研究所的研究人员胡贝尔·弗洛雷斯、乌尔里希·诺比斯拉特、和智刚·尹,以及来自技术研究所的佩尔塞维朗·恩戈伊和他们的国际同事所测试的方法。“创新通常不是从新事物开始,而是从一种重新思考旧事物的方法开始,重新构想它在塑造未来中的角色,”胡贝尔·弗洛雷斯,普适计算的副教授解释道。他们证明了旧智能手机可以成功地转变为小型数据中心,能够高效处理和存储数据。他们还发现,建造这样的数据中心非常便宜——每个设备大约8欧元。 这些小型数据中心有广泛的应用。例如,它们可以在城市环境中,如公交车站,收集实时乘客数量数据,从而优化公共交通网络。…

光子在虚空中碰撞:量子模拟从无中创造光线

物理学家成功模拟了一种奇特的量子现象,即光似乎从空荡荡的空间中产生,这一概念至今仅存在于理论中。通过尖端的模拟技术,研究人员模拟了强激光如何与所谓的量子真空相互作用,揭示了光子如何相互反弹,甚至产生新的光束。这些突破恰逢新的超强激光设施准备在现实中测试这些令人困惑的效应,潜在地为揭示新物理学甚至暗物质粒子打开了一扇大门。 使用先进的计算建模,由牛津大学领导的研究团队,与里斯本大学的高级技术研究所合作,首次实现了实时三维模拟,展示了强激光束如何改变“量子真空”——这一状态曾被认为是空的,但量子物理学预测它充满了虚拟的电子-正电子对。 令人兴奋的是,这些模拟重现了量子物理学预测的一种奇特现象,称为“真空四波混合”。这表明,三束聚焦激光脉冲的综合电磁场可以极化真空中的虚拟电子-正电子对,导致光子像台球一样相互弹跳——在一种“黑暗中的光”过程中生成第四束激光。这些事件可以作为在极高强度下探测新物理学的探针。 “这不仅仅是学术好奇心——这是实验确认量子效应的重要一步,之前这些效应主要是理论上的,”研究共同作者、牛津大学物理系的彼得·诺雷斯教授说。 这项工作正值新一代超强激光即将上线之际。英国的Vulcan…
spot_img

Explore more

研究建议加拿大应拥抱雄心勃勃的太阳能项目

加拿大被鼓励优先发展大型太阳能巨型项目,以加速其绿色能源转型,这在一份新报告中得到了强调。这项建议源自一篇最近发布的论文,该论文考察了当前的太阳能格局,并评估了与个别家庭和企业安装自有太阳能电池板等较小、去中心化的计划相比,大型公用事业规模项目的优势。 根据西门菲莎大学清洁能源研究小组最近的一份报告,加拿大应优先建立大型公用事业规模太阳能巨型项目,以加速其绿色能源转型。 这一建议在新发表在期刊Solar Compass上的论文中详细描述,该论文分析了太阳能的当前状态,并对比了大规模项目与小型去中心化方法的益处,后者是个别家庭和商业机构安装自有太阳能电池板。 清洁能源研究小组(CERG)主任、西门菲莎大学政治学教授安尼尔·希拉(Anil…

探索一个熟悉的星系:激动人心的宇宙揭秘

由威尔斯利学院的一组天文学家拍摄的令人惊叹的新照片揭示了一种正在形成的星系,其形态与年轻的银河系惊人地相似。这些非凡的图像提供了前所未有的洞察力,让我们了解我们自己的银河系在早期发展阶段可能的样子。 威尔斯利学院领导的天文学家团队拍摄的惊人新照片揭示了一种正在形成的新星系,其外观与年轻的银河系非常相似。 这些非凡的图像——使用NASA的詹姆斯·韦布太空望远镜捕捉——展示了一个星系,装饰着10个不同的星团,这些星团在不同的时间间隔形成,类似于我们自己的银河系中的恒星形成。 被包裹在柔和的弧形中,仿佛是萤火虫在温暖的夏夜“跳舞”,威尔斯利团队命名为“萤火虫闪烁”的新识别星系,约在宇宙大爆炸后6亿年发展,这与我们的星系开始形成的时代相吻合。 威尔斯利学院的天文学家兼论文的共同首席作者拉米亚·莫拉在12月11日星期三发表在《自然》杂志上的论文中强调了这一发现的重要性。…

揭示功能材料的纳米尺度蓝图

研究人员开发了一种创新的方法,称为X射线线性二向异性取向断层成像,旨在以纳米级别的三维空间中检查材料基本组成部分的对齐情况。最初用于研究多晶催化剂,这种方法能够观察晶粒、它们的边界以及缺陷,这些因素对于确定催化剂的效率至关重要。该技术还可以为各种功能材料的结构提供新的见解,包括用于信息技术、可再生能源和医学等领域的材料。研究人员在《自然》杂志上分享了他们的发现。 当您仔细观察功能材料的微观或纳米结构——无论是天然还是合成的——您会发现它们由无数相干的域或晶粒组成。这些晶粒是分子和原子以重复的布局排列的局部区域。 这种局部排列与材料的性质密切相关。例如,晶粒的大小、方向和分布可以区分强砖和脆石;它影响金属的柔韧性、半导体中电子的运动效率以及陶瓷的导热性。生物材料的组织,例如胶原纤维,对其在组织中的机械性能也具有重要意义。 这些晶粒的尺寸通常只有数十纳米。大体积的三维排列对于确定材料性质至关重要。历史上,评估材料在纳米尺度的组织的方法要么限于二维,要么会导致样品损坏。 利用来自瑞士光源SLS的X射线,保罗·谢尔研究所(PSI)、苏黎世联邦理工学院、牛津大学和马克斯·普朗克固体化学物理研究所的研究人员组成的合作团队成功创建了一种非破坏性的成像技术,能够在三维中揭示这些信息。…

突破性发现:第三类磁性有望革新数字技术

一项开创性的研究首次成功捕捉到了一种被称为“替代磁性”的新型磁性图像。这些结果可能为创新的磁性存储设备铺平道路,有望将操作速度提高最多千倍。 一项开创性的研究首次成功捕捉到了一种被称为“替代磁性”的新型磁性图像。这些结果可能为创新的磁性存储设备铺平道路,有望将操作速度提高最多千倍。 替代磁性代表了一种独特的磁性排列方式,其中微小的磁性组件与邻近的组件方向相反,但每个组件的排列相对于附近的组件是旋转的。 诺丁汉大学物理与天文学系的研究人员已经证明了这种新型磁性在微观设备中的存在性和可控性。研究结果今天已在《自然》杂志上发表。 研究负责人彼得·瓦德利教授指出:“替代磁体由与其邻近部分相反方向排列的磁矩组成。尽管如此,支撑这些微小磁矩的晶体的每个部分相对于其邻居是旋转的。这类似于反铁磁性,但有些不同!这个微妙的区别具有重要意义。”…

里程碑10-GeV实验照亮激光-等离子体相互作用

研究人员利用双激光器在仅30厘米的距离内将高质量电子束加速至100亿电子伏特。这项实验使科学家能够以“逐帧”的方式观察兆瓦激光与长等离子体通道的相互作用,这对于构建未来紧凑型粒子加速器至关重要。 科学家们使用一对激光器和超音速气体薄片在不到一英尺的距离内加速电子至高能。该进展标志着激光等离子体加速的重大突破,这是一种有希望的制造紧凑型高能粒子加速器的方法,可能在粒子物理学、医学和材料科学中具有应用前景。 在即将发表在《物理评论快报》杂志上的新研究中,一个研究团队成功地在30厘米的距离内将高质量电子束加速至超过100亿电子伏特(10吉电子伏特,或GeV)。(前印本可在在线库arXiv中找到。)该研究由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)主导,与马里兰大学的合作伙伴共同进行。研究在伯克利实验室激光加速器中心(BELLA)进行,该中心在2019年设定了20厘米内的8 GeV电子的世界纪录。这项新实验不仅提高了束流能量,而且首次在该能量水平上产生了高质量束流,为未来的高效机器铺平了道路。 研究的主要作者、伯克利实验室加速器技术与应用物理部(ATAP)的研究科学家亚历克斯·皮克斯利表示:“我们从8…

气候影响建模的突破可能 herald 一种新的灾害准备时代

数学家们首次利用统计力学改善了气候变化的检测与归因,使他们能够将人类引起的气候变化“信号”与自然气候变异的“噪音”区分开来。这一进展增强了识别气候变化的能力,并对重大气候转变发出早期警报。 气候变化科学理论的一个重要进展为研究人员提供了最可靠的框架,以连接观察到的气候变化与人为和自然因素,以及检测可能气候灾难的早期预警信号。 莱斯特大学的数学家瓦莱里奥·卢卡里尼与科学家米卡埃尔·切克伦之间的国际合作,利用了气候科学中的统计力学原理。该合作专注于将气候变化信号与自然波动的“背景噪音”区分开,识别潜在的“临界点”,比如大西洋洋流的潜在崩溃或亚马逊雨林的破坏。 这一理论突破为探索气候变化及其相关风险开辟了新方法,源于对驱动这些变化机制的更深入理解。 该研究发表在《物理评论快报》上,为科学家在气候变化归因方面提供了更大的信心,并识别我们何时可能接近临界点,从而使他们能够采取预防措施。这也将为政策制定者提供关于评估气候变化所使用方法的必要清晰度。…

可持续成功:环保实践如何推动利润和减少开支

研究人员开发了一种新的计算方法,揭示投资者更看重公司在环境表现上的表现,而不仅仅是通过信息披露的透明度。在某些发达国家,企业通过超越简单的可持续发展努力,可以同时提升环境效率和经济成功。 将可持续实践纳入商业运营不仅是道德义务,而且也是合理的财务策略。九州大学的研究人员于2024年12月10日在《企业社会责任与环境管理》上发布的一项研究表明,展示强大环境绩效和诚实披露的公司可以有效降低费用并增加利润。 投资者开始欣赏公司为实现碳中和所做的努力,这导致了环境、社会和治理(ESG)投资的激增。为了促进这一运动,可持续会计标准委员会(SASB)创建了一个行业特定框架,使公司能够清晰地向投资者传达其可持续性风险和机遇。许多公司现在正在使用该框架来披露其环境信息,而在全球各国,这种透明度正在成为一项要求。 然而,企业环境战略、绩效、成本和利润之间的关系仍然缺乏清晰度。为了阐明这个问题,九州大学经济学系的藤井秀道教授及其团队研究了2015年至2022年间来自34个国家的8,547家公司的财务和环境数据。 研究团队开发了两种定量指标来评估企业环境披露:基于重要性得分和综合环境得分。…

革命性的钴提取:来自废料的环保方法

随着对锂离子电池的需求因移动设备、电动车甚至心脏起搏器等医疗设备的增长而上升,提取重要材料如钴引发了严重的伦理和环境问题。近期,研究人员开发了一种更安全、更可持续的方法,通过沉淀法从矿石或回收资源中提取钴。 宾夕法尼亚大学的研究人员领导了一项协作倡议,旨在创造一种更安全、更可持续的过程,用于分离对电池技术至关重要的关键元素,为从通常被视为废物的材料中提取价值开辟了途径。 Siddarth Kara的书籍《钴之红:刚果的血液如何驱动我们的生活》突出了与钴采购相关的挑战,钴是一种在现代许多技术中使用的锂离子电池中发现的重要元素,从智能手机到电动车和心脏起搏器。 “我们中的许多人都理解锂离子电池在储存能源方面的重要性,”宾夕法尼亚大学化学系的Hirschmann-Makineni教授Eric…

创新涂层通过热窗革新热成像技术

来自莱斯大学的一组研究人员解决了热成像中的一个长期挑战,使得能够捕捉通过温暖窗户看到的物体的清晰图像。他们的研究成果发表在期刊《通讯工程》中,可能在安全、监视和工业诊断等多个领域具有重要应用。 “想象一下想用热成像观察非常热的反应器腔室内的化学反应,”莱斯大学电气和计算机工程副教授、研究的主要作者古鲁拉杰·奈克解释道。“你会遇到的问题是窗户自身发出的热辐射会淹没相机看见窗户后面物体的能力。” 解决这个问题的一种方式可能是用一种材料涂覆窗户,以减少向相机发出的热光,但这会使窗户变得不透明。为了规避这个挑战,团队设计了一种涂层巧妙地利用工程不对称性来过滤热干扰,从而使热成像的对比度是现有技术的两倍。 这一创新的基础在于创建纳米级谐振器,它们像微小的音叉一样,在特定频率下捕捉和放大电磁波。这些谐振器由硅制成,并以精确的阵列排列,使得能够对窗户的热辐射特性进行微调控制。 “我们很好奇能否在确保被观察物体的传输仍然强劲的同时,减少窗户朝向相机的热辐射,”奈克表示。“虽然信息理论表明在被动系统中这并不可行,但我们发现了一种解决方法。相机工作在有限的带宽内,使我们能够创建一种涂层,抑制朝向相机的热辐射,同时仅在狭窄的光谱中减少来自所观察物体的传输。”…

首次观察到质质量依赖性粒子朝一个方向运动

科学家们通过发现一种独特的粒子集合,称为准粒子,取得了突破性的发现,这种准粒子在一个方向上表现为无质量,而在相反方向上则具有质量。这种被识别为半狄拉克费米子的准粒子,最初在16年前被理论预测,但仅在最近被检测到,在一种名为ZrSiS的半金属晶体中。研究人员表示,这一发现为未来在各类新兴技术中的进展铺平了道路,从电池到传感器等。 由宾州州立大学和哥伦比亚大学的专家组成的研究团队在《物理评论X》期刊上分享了他们的发现。 “这个发现完全是出乎意料的,”宾州州立大学的物理学助理教授、该研究的主要作者邵银明表示。“在处理这种材料时,我们并没有特别寻找半狄拉克费米子。然而,我们观察到了一些让我们困惑的模式,导致首次检测到这些异常的准粒子,它们有时表现出质量,有时则像无质量一样。” 当一个粒子的能量完全是动能时,它被视为无质量,有效地使其成为一种以光速传播的能量形式。例如,光子或光粒子被认为是无质量的,因为它以这个速度移动。根据阿尔伯特·爱因斯坦的特殊相对论理论,任何以光速运动的物体都无法携带质量。在固体材料中,粒子群体的集体行为,称为准粒子,可能与单个粒子的行为不同,导致粒子仅在一个方向具有质量的现象,正如邵所解释的那样。 半狄拉克费米子最初在2008年和2009年由包括巴黎南大学和加利福尼亚大学戴维斯分校在内的多个研究团队理论预测,预计其拥有根据运动方向变化的质量特性——在一个方向上无质量,而在另一个方向上有质量。…

揭示创新的石墨烯堆叠领域:迈向量子突破的一步

研究人员发现,三层石墨烯在生长于硅碳化硅时,可以自动排列成特定的堆叠结构(ABA/ABC 域)。这一创新可能促进量子设备的大规模生产。 石墨烯由一层碳原子组成,呈二维蜂窝结构,具有卓越的特性:它的强度大约是钢铁的200倍,轻便、柔韧,且是电和热的良好导体。这些独特的特性使石墨烯在电子、能源存储、医疗技术以及最近的量子计算等各个领域变得越来越有价值。 石墨烯的量子特性,如超导性和其他独特的量子现象,当其原子层被精确堆叠和扭曲形成“ABC堆叠域”时显现出来。传统上,创建ABC堆叠域需要剥离石墨烯,并且通过复杂的流程扭转和对齐层到特定的方向——这一复杂的方法在大规模工业使用中难以扩展。 在NYU坦登工程学院的研究人员,在化学与生物分子工程的赫尔曼·F·马克教授Elisa…

纠缠的世界:解开量子理论与信息理论之间的联系

通过新的实验,研究人员确认了一项十年历史的理论研究,该研究将量子力学中的一个关键组成部分——互补原理——与信息理论联系起来。这项研究发表在《科学进展》杂志上,有助于我们理解未来在量子通信、计量学和密码学方面的进展。 使用最近的实验,来自林雪平大学和其他机构的科学家验证了十年前的一个理论研究,该研究将量子力学的一个关键原则——互补原理——与信息理论相关联。他们的发现发表于《科学进展》,并有助于解开未来量子通信、计量学和密码学的重要方面。 “目前,我们的发现没有直接应用。它们是基础研究的一部分,为量子信息和量子计算中的新兴技术奠定了基础。在各个领域都有重大突破发现的潜力,”瑞典林雪平大学的量子通信研究员吉尔赫梅·B·泽维尔解释道。 为了充分理解研究人员所展示的内容,重要的是从基本概念开始。 光既可以表现为粒子又可以表现为波的概念是量子力学中最反直觉但又至关重要的方面之一,通常被称为波粒二象性。…