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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…
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过时手机如何为智能城市提供动力并拯救海洋

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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…
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这款电池自毁：受《碟中谍》启发的生物可降解电源

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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…

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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…
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为明天创新：高性能与环保材料的未来

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研究人员引入了一种创新的新材料，旨在提升可回收高灵敏传感器背后的技术。这个团队开发了一种利用动态聚合物网络的传感器，因为其卓越的性能和对环境可持续性的承诺而引起了关注。 来自DGIST能源科学与工程系的池雄教授（由李焕宇校长主持）开创了这一前沿材料，旨在改善可回收传感器技术。与仁荷大学的崔宇赫教授（由赵明宇校长领导）合作，池教授的团队开发了一种基于动态聚合物网络的高灵敏度传感器，该传感器同样是可回收的。这种先进材料因将可持续性与顶级性能相结合而脱颖而出。 传统的高灵敏度传感器往往由于疲劳和频繁使用而面临性能下降的问题。相比之下，研究团队创造的动态聚合物网络通过其乙烯基氨基甲酸酯结合机制保留了卓越的敏感性和耐久性。这种独特的结合方式使材料能够应对温度、光照和压力等外部因素自我修复，从而在广泛使用后仍然保持有效性。 动态聚合物网络对各种机械动作、热量和光线反应极为敏感。基于该网络开发的传感器在检测人体运动方面表现出色。研究人员已证明，这些传感器能够准确监测手指弯曲、面部表情变化，甚至喉部吞咽动作。该技术的一大突出特点是其在回收后能够保持相同水平的灵敏度，而没有任何质量损失。 随着对电子废物日益关注，团队特别设计了这种技术，以将可回收性与高效率相结合。他们相信，动态聚合物网络的适应性使其能够反复利用和回收，从而显著减少电子废物。他们的研究不仅对传感器技术充满希望，也对未来的电子产品、可穿戴设备和医疗器械充满潜力。该团队正在积极寻求将这一技术推广到广泛的工业应用中。…

革命性的三维表面测量：研究人员实现的提升速度和精度

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研究人员开发了一种更快、更精确的技术，用于获取和重建高质量的3D表面测量。这项创新有潜力显著提升用于工业检查、医疗应用、机器人视觉等多个领域的表面测量速度和精度。 一组研究人员提出了一种简化且准确的方式来捕捉和构建高质量的3D表面测量。这种新方法将大大提高在工业检查、医疗应用、机器人视觉等领域使用的测量的速度和准确性。 “传统的3D成像依赖于比较两个不同的视角，就像我们的眼睛协作来感知深度一样，”来自中国电子科技大学的研究团队负责人Ce Zhu解释道。“相反，我们的创新方法通过投射光模式来‘感受’表面，类似于用手沿着表面滑动以感知变化。这减少了需要的模式数量超过三分之二，加快了扫描过程，令人惊讶的是，获得的准确度甚至超过了以前的方法。” 在出版高影响力研究的Optica…

用风格展示电子产品的创新方法

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如果手机和电子设备是由软材料制成的会怎么样？这将如何影响它们的功能？它们会更加耐用吗？如果医院的健康监测设备采用更柔软的组件设计，是否会使患者佩戴更加舒适？ 虽然我们可能还未接近这一现实，但维吉尼亚理工大学的研究人员在开发软电子组件方面取得了显著进展。该项目由机械工程系的首席研究员和副教授迈克尔·巴特利特领导，专注于促进所有电子连接的电路。 这一创新技术最近发表在《自然电子学》上，采用液态金属微滴创建阶梯状结构，从而建立被称为通 vias 的小导电路径。与传统的钻孔硬件方法不同，这些…

解锁电动汽车的经济实惠和耐用可再生电池

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锂硫电池在作为电动车和其他设备的下一个主要可再生能源解决方案方面一直未能达到其潜力。然而，南方卫理公会大学（SMU）的研究人员发现了一种方法，可以延长这些电池的使用寿命，同时与当前的可再生选择相比提高其能量容量。 锂硫电池在实现其作为电动汽车和各种设备领先可再生电池类型的预期角色方面一直面临挑战。然而，南方卫理公会大学的机械工程师王东海及其团队开发了一种技术，增强了这些锂硫电池的使用寿命和能量水平，超出了其他可再生电池所看到的。 研究小组成功解决了一个被称为多硫化物溶解的问题，该问题随着时间推移而发生，导致锂硫电池的使用寿命缩短。 王表示：“这一重大进展可能导致电池寿命更长且更具韧性。”他是布朗基金会机械工程主席，南方卫理公会大学莱尔学院的教授。他的研究强调创造和合成纳米结构材料和能源存储技术，包括锂离子和新兴电池技术。 最近发表在《自然可持续性》上的一项研究表明，该团队创新的混合聚合物网络阴极使锂硫电池的容量超过900…

突破性实验为新元素发现开启大门

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科学家们发现了一种创造超重元素livermorium原子的 new 方法。这一突破可能导致开发出一种更重的元素，被称为元素120。 科学家们发现了一种创造超重元素livermorium原子的 new…

粒子级奇迹：科学家创造出用于精准药物传递的磁性软机器人

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新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家们创造了微型软机器人，这些机器人可以通过磁场进行定向，从而精准地输送药物，可能增强未来的治疗效果。 由南洋理工大学机械和航天工程学院（MAE）的专家们开发的创新软机器人在《先进材料》期刊上的一篇最新出版物中进行了详细介绍。 这项研究展示了首个已知的微型机器人实例，能够以可定制的顺序和剂量携带和释放多达四种不同的药物。 与以前只能处理三种药物且缺乏可编程释放的模型相比，新的微型机器人提供了更高的精度，这可能大大提高治疗效果，并减少副作用，研究团队表示。…

革命性非电触控板推动传感器技术达到新极限

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研究人员创造了世界上第一款能够在不需要电力的情况下检测触摸的力度、面积和位置的软触控板。这种创新设备采用气动通道，使其适合用于MRI机器等环境以及其他电子设备无法操作的场合。这项技术也可能增强各种软设备，包括软机器人和康复工具。 来自坦佩雷大学的团队发布了世界首款能够识别接触力度、面积和位置的软触控板，它无需电力。这款设备利用气动通道，允许其在像MRI机器这样的场景和其他电子设备无效的环境中工作。此外，软机器人和康复辅助工具等软设备将从这一开创性技术中受益。 坦佩雷大学的研究人员创造了第一个能够感知触摸的力度、面积和位置而不使用电力的软触控板。传统上，这一任务需要电子传感器；然而，新设计的触控板通过利用嵌入设备内的气动通道，在没有电力的情况下操作。 这款触控板完全用软硅胶构成，包括32个响应触摸的通道，每个通道仅几百微米宽。除了测量触摸的力度、面积和接触位置外，该设备还能够准确识别其表面上的手写字母，甚至区分同时发生的多个触摸。 研究人员维尔玛·兰皮宁博士表示：“电子传感器在极端环境下，如强磁场，可能会失效。触控板因其无电性质，不受强磁场的影响，这使其非常适合在MRI机器中使用。”…

革命性电网：一种新的人工智能模型如何在可再生能源时代提升可靠性

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研究人员利用人工智能应对现代电网日益复杂的局面。 随着风能和太阳能等可再生能源的使用持续增长，电网的管理变得明显更加复杂。弗吉尼亚大学的一个团队创造了一种开创性的解决方案：一种人工智能模型，能够有效减轻与可再生能源生产和电动车辆需求相关的不可预测性，提高电网的可靠性和效率。 多保真图神经网络：前沿人工智能解决方案 新开发的模型利用了多保真图神经网络（GNNs），这是一种旨在改进电力流分析的特定人工智能技术——确保电力安全高效地分配到网络中。"多保真"方法使得人工智能模型可以利用大量低质量数据（低保真），同时仍利用较小的高质量数据（高保真）。这种双层策略加快了模型的训练，并提升了系统的整体准确性和可靠性。 增强电网灵活性以实现即时决策…

创新自供能氢气生产系统面临火灾安全挑战

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韩国科学技术院（KAIST）的研究人员创造了一种创新的氢气生产系统，旨在解决绿色氢气生成中的现有挑战。该系统利用带有水溶性电解质的水分解机制，旨在最小化火灾风险并确保氢气的稳定生产。 10月22日，韩国科学技术院在校长李光亨的带领下宣布，由材料科学与工程系的姜争库教授指导的团队推出了一种自我维持的氢气生产系统，利用高效率的锌空气电池*。 *锌空气电池：一种从空气中吸取氧气作为氧化剂的初级电池。尽管它具有较长的使用寿命，但其较低的电动势是一个缺点。 氢气（H2）是生产高价值材料的重要成分，并正逐渐成为一种清洁能源，其能量密度（142 MJ/kg）是传统化石燃料（如汽油和柴油）能量密度的三倍以上。然而，传统氢气生产技术因二氧化碳（CO2）排放而对环境造成压力。…

转变空间：移动3D打印机如何革新房间定制

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研究人员开发了MobiPrint，这是一种能够自主测量室内空间并直接在地板上打印物体的移动3D打印机。用户友好的图形界面允许个人在机器人之前已绘制的区域内设计物品。这个原型是通过改装一款标准吸尘机器人创建的，使其能够向室内空间添加各种物体。 现代3D打印机可以轻松地生产像棋子这样的物品，但它们通常是固定的。这给希望将3D打印特征融入房间的人带来了挑战，比如在桌子下添加脚凳。测量空间变得必要，物体必须进行缩放、单独打印，然后准确放置在预定位置。尽管市场上有手持3D打印机，但它们通常缺乏精确度，并且学习曲线陡峭。 在华盛顿大学，研究人员推出了MobiPrint（https://makeabilitylab.cs.washington.edu/project/mobiprint/），这是一款能够自主评估房间并在地板上生成物体的移动3D打印机。直观的界面允许用户为机器人已经绘制的空间制作设计。基于一款改装的消费级吸尘机器人，这个原型提供了可及性、个性化家庭改善或室内艺术设计的增强功能。 研究团队在10月15日星期二于匹兹堡的ACM用户界面软件与技术研讨会上展示了他们的项目。 “像3D打印这样的数字制造技术现在已经得到充分应用，”计算机科学与工程保罗·G·阿伦学院的博士生丹尼尔·坎波斯·萨莫拉解释道。“我们现在专注于如何将这项技术扩展到日常生活中，并使其更易于获得。我们如何修改空间以满足个人需求——无论是无障碍设计还是个人风格？”…

研究揭示垃圾焚烧对PFAS排放的影响微乎其微

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氟聚合物是当今世界不可或缺的材料，广泛应用于工业和消费品中。然而，当它们达到使用寿命的尽头时，会对工业和家庭废物流产生贡献。研究人员探讨了焚烧这些氟聚合物对低分子、非聚合物氟化合物释放的影响。他们的研究表明，在欧洲焚烧炉中采用的典型温度和时间下，燃烧几乎可以有效销毁所有氟聚合物。 氟聚合物是当今世界不可或缺的材料，广泛应用于工业和消费品中。然而，当它们达到使用寿命的尽头时，会对工业和家庭废物流产生贡献。与国际伙伴合作，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员考察了焚烧氟聚合物释放低分子、非聚合物氟化合物的程度。KIT的BRENDA焚烧设施的实验表明，在欧洲焚烧炉中常见的温度和停留时间下，燃烧可以有效销毁几乎所有氟聚合物材料。该研究已发表在期刊Chemosphere上。 与氟聚合物—也称为“聚合物PFAS”，其稳定且不生物累积，广泛应用于医疗、科技、航空、汽车和化工生产等领域—不同，“低分子PFAS”出现在各种消费品中。例如，包括用在纺织品中的防水处理、食物包装（如比萨和汉堡纸箱）以及烘焙纸。PFAS组包括大约10,000种不同的物质，而氟聚合物仅构成38种独特物质中的一小部分。 一些低分子量PFAS被认为对健康有害，可能导致器官损伤和癌症。这些物质可以在地下水和土壤中积累，引起环境问题和对公共健康的风险，而氟聚合物由于其高分子量被认为对健康和环境是安全的。 研究人员调查焚烧工艺的有效性…

分子揭示：宇宙中的碳储存库被发现

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在太空中的一个遥远气体和尘埃云被发现含有大量的芘，这是一种被归类为富碳的大型分子，属于多环芳香烃（PAH）。这一发现暗示芘可能是我们太阳系中碳的重要贡献者。 来自麻省理工学院的研究团队发现，一个遥远的星际云富含芘，这是一种由碳构成的大分子，属于多环芳香烃（PAH）。 在这个远处的云中检测到的芘，类似于形成我们太阳系的尘埃和气体，暗示芘可能在为我们太阳系提供碳方面发挥了关键作用。这一观点得到了最近发现的支持，表明芘在来自近地小行星龙宫的样本中普遍存在。 麻省理工学院的化学助理教授布雷特·麦奎尔指出：“关于恒星和行星形成的一个主要问题是：原始分子云的化学成分在形成太阳系时继承了多少？我们的观测揭示了起始阶段和结束阶段之间的联系，提供了有力的证据，表明来自古老分子云的材料贡献了我们太阳系内的冰、尘埃和岩石天体。” 由于其对称结构，芘无法通过现有的射电天文学方法进行检测，这些方法已识别出约95%的宇宙分子。相反，研究人员必须识别出氰基芘的一种异构体——氰基芘是芘的一个修饰版本，由于与氰化物反应而失去了对称性。借助位于西弗吉尼亚州的100米格林巴克望远镜（GBT），这种分子在远处的云TMC-1中被观察到。…
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