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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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创新技术揭示下一代纳米材料中的隐蔽缺陷

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一支国际研究团队开发了一种开创性的方法，用于检测和分析六方氮化硼（hBN）中的原子级缺陷，这是一种二维（2D）材料，因其卓越特性而常被称为“白石墨”。这一创新可能加速下一代电子设备和量子技术的发展。 由纽约大学坦顿工程学院和韩国高等科学技术院（KAIST）领导的全球研究团队创造了一种新方法，用于识别和调查六方氮化硼（hBN）中的原子级缺陷，这种2D材料因其非凡特性而被称为“白石墨”。 这一突破可能加快尖端电子和量子技术的发展。 研究人员找到了一种方法来检测在hBN晶体中替代硼原子的单个碳原子。这个成就得益于在特殊设计的晶体管中测量电子“噪声”，就像在宁静的环境中听到微弱的耳语一样。 ACS…

NASA发布突破性原型望远镜用于引力波天文台

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美国国家航空航天局（NASA）分享了六个望远镜的全尺度模型的初步视图，这些望远镜将在未来十年内帮助探测来自太空的引力波——这些引力波是由黑洞合并和各种宇宙事件引起的时空结构的微妙扰动。 设立的LISA（激光干涉仪空间天线）任务由欧洲空间局（ESA）主导，并与NASA合作，旨在探测这些引力波。它将利用激光测量三艘位于极大阵列中的航天器之间的极其精确的距离——可精确到皮米，或者说是兆分之一米。三角阵列的每一边将延伸约160万英里，或者250万公里。 “每艘航天器上的双胞胎望远镜将同时发送和接收红外激光束以监测彼此，NASA将为LISA任务提供所有六个望远镜，”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的研究员瑞安·德罗萨（Ryan DeRosa）解释道。“这个原型被称为工程开发单元望远镜，将作为我们开发飞行硬件的指南。” 这个工程开发单元望远镜是由位于纽约罗切斯特的L3Harris…

看不见的偏见：对人工智能写作叙事的蔑视

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AI生成的故事正在改善，但人们对人工智能创作的艺术仍持怀疑态度。 最新研究显示，由最新版本的ChatGPT创作的叙事与人类创作的作品几乎不相上下。 然而，当人们得知一个故事来自人工智能时——无论它是否真的由算法或人类创作——他们的评价普遍较低。这表明人们对人工智能生成的艺术品普遍缺乏信任和反感。 佛罗里达大学公共关系教授、该研究的共同作者霍然“克里斯”初（Haoran "Chris"…

优化反应条件以增强催化选择性

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美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究人员推出了一种革命性的理论框架，旨在提高催化剂行为预测的准确性。催化剂是原子的集合，能够减少多种化学反应所需的能量。本研究强调了温度和压力等环境因素如何影响催化剂的结构、效率，甚至它产生的产品类型。这些发现发表于期刊《化学催化》中。 “我们的研究结果表明，反应的周围环境可以极大地影响催化剂的性能，”研究领导者、布鲁克海文实验室化学部的理论物理学家、圣士提反大学的兼职教授刘平说道。“我们展示了催化剂与其环境之间的相互作用可以被利用来提高效率和选择性，这可能导致新型催化剂的创新设计。” 在这项研究中，团队专注于将氢气（H2）和二氧化碳（CO2）-一种温室气体-转化为各种产品，包括甲醇的催化剂。所用催化剂由钯（Pd）与锌（Zn）或银（Ag）等其他金属结合而成，过去的研究表明这些金属在“CO2氢化”过程中是有效的。 研究人员对先前研究中关于该反应的显著矛盾感到好奇。过去的实验表明，金属钯主要产生甲酸（HCOOH）。然而，理论模型表明，甲醇（H3COH）应是更具能量优势的产物。 “实验结果与理论预测之间的冲突使我们开始质疑我们可能忽视了什么，”刘说道。…

掌握握杆技巧：最佳大拇指位置以实现最高的飞盘发射速度和旋转率

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飞碟高尔夫越来越受到欢迎，但到目前为止，尚未对最佳技术进行广泛的研究。最近的研究揭示了在飞碟上最佳的拇指位置，以提高角速度和平移速度。 飞碟高尔夫迅速 gaining popularity yet…

量子纠缠的速度：超越经典物理的界限

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量子纠缠的兴起被认为是自然界中最快的活动之一。研究人员已经证明，借助特殊技术，这一现象可以在阿秒时间尺度上进行研究。他们成功地检查了以前被认为瞬间发生的超快过程：当激光脉冲击打具有两个电子的原子时，一个电子可以从原子中被弹出，而另一个则保持在靠近原子的核旁。这两个电子可以纠缠在一起，以至于被弹出的电子瞬间变得不确定，并受到另一个电子状态的影响。 量子理论解释了在极短时间内发生的事件。历史上，这些事件被视为“瞬时”或“即时”的：一个电子环绕着原子核旋转，并在一瞬间被光的爆发强制弹出。两个粒子碰撞，并在下一瞬间出乎意料地变成“量子纠缠”。 然而，我们现在可以分析这些几乎“瞬时”现象的时间演变。TU维也纳大学的团队与中国的研究人员合作，制作了计算机模拟以复制超快过程，从而深入了解量子纠缠如何在阿秒级别上发展。他们的研究结果已发表在《物理评论快报》期刊上。 两个粒子 -…

简化验证人工智能模型输出的过程

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一个新开发的系统帮助人类事实核查员确认大型语言模型（LLMs）生成的响应的准确性。这个系统可以增强验证过程，使用户更快地发现AI模型中的错误，从而减少验证响应所需的时间20%。 尽管大型语言模型展示了卓越的能力，但它们并非没有缺陷。这些AI系统有时会生成虚假或不支持的信息，这种现象通常被称为“幻觉”。 由于这种幻觉问题，LLM的响应通常会经过人类事实核查员的验证，特别是在医疗保健或金融等关键领域。不幸的是，验证过程通常涉及审查模型引用的冗长文档，这可能是繁琐的，并且容易出错，可能会使用户不愿意使用生成性AI。 为帮助人类验证者，麻省理工学院的一个研究团队开发了一个直观的系统，名为SymGen，使用户可以更高效地验证LLM输出。这个工具使LLM能够生成包含引用的响应，直接指示源文档中相关部分，例如数据库中的特定单元格。 当用户将鼠标悬停在模型响应中的突出文本上时，他们可以查看用于特定单词或短语的数据。同时，未突出显示的部分则指示哪些短语需要额外的审查以进行验证。…

革命性数字健康：软微电子在可穿戴人工智能中的作用

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利用快速的技术发展来造福人类健康是一个全球性的运动，促进了生物医学工程研究的增长。一个快速发展的领域是可穿戴生物传感器，它们有可能通过数字工具和基于人工智能的医学改变医疗保健。 边缘计算和人工智能功能的进步通过可穿戴传感器显著提高了它们的智能，这对于物联网的人工智能至关重要。这种能力通过限制传感器设备和处理单元之间的数据传输也减少了能耗。这使得可穿戴设备能够在现场处理数据，促进即时处理、更快反馈，并减少对网络连接和外部设备的依赖。因此，这提高了效率，增强了隐私，增加了在健康监测、活动跟踪和智能可穿戴技术等领域的响应能力。 然而，现有传感器的计算能力有限，并且它们与软组织的机械不兼容可能导致运动失真，从而妨碍其在可穿戴应用中的实际使用。 为了解决这个问题，由香港大学电子与电子工程系的张世明教授带领的研究团队推出了一种革命性的可穿戴传感器内计算平台。该平台基于一种称为有机电化学晶体管（OECT）的先进微电子设备，专门为生物电子学设计。该团队开发了一种材料和制造的标准化协议，使OECT具备了可伸缩性。他们的研究结果是一个微电子平台，将传感、计算能力和灵活性融合成一个硬件单元，专门适用于可穿戴传感器内计算应用。 研究团队还创建了一个可访问的多通道打印系统，以简化传感器的大规模生产。通过将这些传感器与电路集成，他们展示了该平台在实时监测人类电生理信号方面的能力。他们的发现表明，即使在移动过程中也能实现一致的低功耗原位计算。…

追逐手性：碳纳米管合成的新纪元

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研究人员在生产碳纳米管方面取得了突破性的进展，碳纳米管通常被称为“纳米材料之王”。 一组研究人员通过创建一种新催化剂，在碳纳米管（CNTs）的生产上取得了显著进展，使其原子结构，特别是手性得以精准控制。这一发展为创新的半导体技术开辟了新的可能性，解决了一个持续了三十多年的挑战。 研究团队由先进材料研究所（WPI-AIMR）的副教授加藤俊明领导，团队中包括来自日本各地的科学家，成功生产出手性指数为(6,5)且纯度超过95%的碳纳米管。 这项研究于2024年8月20日在ACS Nano上发表。…

在最小电流使用情况下诊断电动车电池的革命性进展

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研究人员揭示了一项开创性的技术，能够使用最小电流准确诊断和监控电池状态。这项创新旨在提高电池的长期稳定性和性能。 正确诊断电动汽车（EV）电池对于其有效管理和安全操作至关重要。来自KAIST的一个团队创建了一项新技术，能够在仅使用少量电流的情况下，精确评估和监控电池的状态，预计这将随着时间的推移改善电池的稳定性和效率。 10月17日，KAIST在校长李光亨的领导下，宣布由电气工程学院的权景河教授和李相国教授领导的研究小组开发了一种电化学阻抗谱（EIS）技术，旨在增强用于电动汽车的大容量电池的稳定性和性能。 EIS是一种有效测量电池阻抗的技术，有助于评估其效率和任何损耗。它在确定电池的充电状态（SOC）和健康状态（SOH）方面发挥着关键作用。此外，EIS还可以提供有关热特性、化学/物理特性变化、预测电池寿命和识别潜在故障原因的重要见解。*电池阻抗是指电流在电池内流动时遇到的阻力，对于评估电池的性能和状态至关重要。 然而，传统的EIS设备往往价格昂贵且复杂，增加了其安装、操作和维护的困难。此外，向电池施加几安培（A）范围内的电流干扰可能会导致相当大的电气压力，增加电池故障或起火的风险，从而使实际使用变得复杂。…

用于锂和镁并行提取的革命性技术

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在寻找新解决方案以获取未开发资源的过程中，工程师们引入了一种创新技术，允许直接从恶劣环境中提取锂，例如沙漠。 随着对锂的需求不断上升——锂对于推动可持续技术至关重要——预计全球锂资源丰富的卤水源中，最多有75%的仍然无法通过当前的提取方法获取。 预测显示，全球锂供给可能在2025年之前就会不足，而一种名为EDTA辅助的松散纳滤（EALNF）新技术正在锂提取领域设定新标准。与传统方法丢弃镁盐作为废物不同，这项技术能够同时高效提取锂和镁，使得整个过程更加智能、快速且环保。 本研究由莫纳什苏州研究院和化学与生物工程系的李志豪博士领导，此外还有来自昆士兰大学的张西望教授参与，旨在应对日益增长的锂需求，并促进更可持续的提取实践。 最近在中国的龙目湖和东台湖的卤水上进行的研究，发表在《自然可持续性》杂志上，展示了这一创新技术如何有效地从含有高镁含量的低品位卤水中提取锂。这一突破的核心是一种采用选择性螯合剂的纳滤形式，以从其他矿物中分离出锂，尤其是通常难以去除的镁。…

革命性的二维电极极化子技术：为下一代小型化光谱仪铺平道路

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研究人员通过将检测系统与同一二维（2D）材料中的极化子平台相结合，达成了重要的里程碑，首次实现了可以详细谱分辨率地检测二维极化子纳米谐振器。该新设备紧凑，并同时表现出优越的横向约束水平及高品质因子。 极化子是在电磁波与材料晶格中带电粒子或原子振动耦合时形成的。这些实体由于能够在极小（以纳米为单位）的空间内约束光，因此在纳米光子学中得到了广泛应用，这对于增强光与物质之间的相互作用至关重要。通常，在这种背景下，二维材料（本质上为一原子厚）是首选，因为它们支撑的极化子提供了更紧密的约束、更低的能量损耗（导致更长的寿命）以及相比块体材料更大的可调性。为了进一步优化光的约束并增强极化子特性，研究人员可以使用称为纳米谐振器的纳米尺度结构。此外，当光与纳米谐振器相互作用时，会激发出在谐振器的结构和材料设定的特定频率上振荡和共振的极化子，从而实现对纳米尺度光的精确操控。 尽管利用极化子进行光约束的使用已经相当成熟，但对其进行探测的技术仍需进步。近年来，光学测量逐渐受到欢迎，但这些方法依赖于需要外部设备的大型探测器，这限制了检测系统的小型化和从测量中获得的信号的清晰度（信噪比）。这一限制限制了极化子特性在小型化和信号清晰度至关重要的应用中的使用，例如分子传感。 来自ICFO的研究团队——包括Dr. Sebastián…
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