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

半导体界面中光激发电荷运动的突破性可视化

研究人员发现了电荷如何在两种不同半导体材料的边界上移动。通过采用扫描超快电子显微镜(SUEM),研究团队第一次捕捉到了这一短暂现象。 加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员成功创建了第一部描绘电荷在两种不同半导体材料界面之间旅行的“电影”。他们利用来自波林·廖实验室的扫描超快电子(SUEM)技术直接可视化了这一短暂的过程。 “许多教科书探讨了基于半导体理论的这一过程,”机械工程副教授廖表示。“虽然有许多间接测量,能够直观地看到这一过程的真实发生将使研究半导体材料的科学家能够验证一些理论和间接观察,”他补充道。 这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。 ‘热’光电载流子…

突破障碍:不规则表面二维码扫描的创新技术

有时,当我们尝试使用高质量智能手机摄像头扫描二维码时,过程可能会失败。这通常是由于二维码的图像质量较低或打印在不平坦的表面上。这些表面可能包括快递包裹的包装或不平坦或具有不规则图案的食品托盘。巴塞罗那大学和加泰罗尼亚开放大学的一个团队现在开发了一种方法,使在这些复杂的物理环境中识别二维码变得更容易。 有时,当我们尝试使用高质量智能手机摄像头扫描二维码时,过程可能会失败。这通常是由于二维码的图像质量较低或打印在不平坦的表面上。这些表面可能包括快递包裹的包装或不平坦或具有不规则图案的食品托盘。巴塞罗那大学和加泰罗尼亚开放大学的一个团队现在开发了一种方法,使在这些复杂的物理环境中识别二维码变得更容易。 这种新方法并不完全依赖于表面的形状,可以用于在瓶子和食品托盘等曲面上找到的二维码。这是第一种将通用策略与二维条形码结合的技术方法,以简化数字数据的识别。 这项研究发表在《模式识别快报》上,由巴塞罗那大学物理学院和电子与生物医学工程系的伊斯梅尔·贝尼托教授领导,联合加泰罗尼亚开放大学的计算机科学、多媒体和电信系。合著者包括来自物理学院和巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所(IN2UB)的克里斯蒂安·法布雷加和胡安·丹尼尔·普拉德斯,以及来自巴塞罗那大学数学与计算机科学学院的专家汉娜·利扎扎布鲁-阿吉拉尔和大卫·马丁内斯·卡尔佩纳。所有参与的作者均参与了ColorSensing, SL的各方面工作,该公司是巴塞罗那大学的一个衍生企业,专注于智能标签解决方案。…

揭开秘密:对太阳大气加热的深入洞察

研究人员在揭示太阳大气如何加热方面取得了重大突破,发现反射的等离子体波可能是冠状洞加热的原因。 围绕我们太阳存在着一个巨大的谜团。太阳表面的温度约为10,000华氏度,而其外大气层,即太阳冠,达到惊人的约200万华氏度——大约热了200倍。这一离太阳温度上升的 perplexing现象自1939年首次观察到冠的高温以来一直困扰着科学家们。多年来,研究人员一直在努力揭示这种意外加热的机制,但尚未找到明确的解释。 最近,由美国能源部 (DOE)…

钙钛矿材料原子结构的转变:通往创新激光器和LED的门户

研究人员开发了一种新的技术,以原子级别操控一种称为层状混合钙钛矿(LHPs)的材料。这一进展使得对这些材料如何将电荷转换为光的过程进行精确控制成为可能。这一突破为创建专门设计用于下一代印刷LED和激光器的材料铺平了道路,并可能在光伏设备中应用。 研究人员开发了一种新的技术,以原子级别操控一种称为层状混合钙钛矿(LHPs)的材料。这一进展使得对这些材料如何将电荷转换为光的过程进行精确控制成为可能。这一突破为创建专门设计用于下一代印刷LED和激光器的材料铺平了道路,并可能在光伏设备中应用。 钙钛矿材料的特点是其独特的晶体结构,提供了优良的光学、电气和量子特性。LHPs由非常细的钙钛矿半导体层和薄有机“间隔”层相互分隔组成。它们可以被组织成由多层构成的薄膜,使其在将电能转换为光方面有效。这一特性使其成为未来LED、激光器和光子集成电路的理想候选材料。 尽管对LHPs的兴趣很高,研究人员之前仍然难以理解如何改变这些材料以控制其性能。 要理解研究人员所做的发现,必须从量子阱的概念开始,量子阱是放置在间隔层之间的半导体层。…

革命性发现提升机器人智能,研究人员声称扩展认知能力

工程师们成功找到了一种首次无需电力便能向机器人提供复杂指令的方法。这一突破可能会为机器人在其“脑海”中处理信息创造更多空间。 通过模仿某些人体部位的功能,伦敦国王学院的研究人员利用一种依赖于内部液体压力变化的新型紧凑电路向设备传达了一系列指令。 他们相信,这一开创性成就为一种新型机器人技术铺平了道路,使机器人能够独立于其通常的控制系统进行操作。这可能使机器人的处理单元能够用于更先进的人工智能驱动软件。 伦敦国王学院工程学高级讲师、研究主笔之一安东尼奥·福特博士解释道:“通过将任务分配给不同的身体部位,我们提高了机器人的计算能力,使未来的模型能够变得更具社会意识,甚至更加灵活。这可能会促进机器人的发展,应用于社会关怀和制造等领域。” 这些研究成果发表在《先进科学》期刊上,可能还会推动能够在电力设备失效的环境中工作的机器人的发展,比如在切尔诺贝利等放射性区域进行探索,这些地方可能会损坏电路,或者在MRI室等对电力敏感的区域。…

革命性等离子体加热人工智能模型推动核聚变研究软件的进展

最近在等离子体加热的人工智能(AI)模型方面的进展,揭示了超出以往预期的能力。这些创新模型不仅在保持准确性的同时将预测速度提升了1000万倍,还成功预测了传统数值代码无法处理的等离子体加热场景。这些发现的详细信息将在10月11日于亚特兰大的美国物理学会等离子体物理分会第66届年会上分享。 “凭借我们的智慧,我们可以训练AI,超越现有数值模型的局限性,”美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的副研究物理学家Álvaro Sánchez-Villar表示。Sánchez-Villar是刚刚在核聚变上发表的同行评审文章的主要作者,该研究与五个研究机构合作。 这些AI模型利用机器学习来预测在核聚变实验中,离子回旋频率(ICRF)加热下,电子和离子在等离子体中的行为。它们是在计算机代码生成的数据上进行训练的。虽然生成的数据大多数与先前的发现相符,但在极端情况下,结果有所偏离。 “我们发现了一个参数区域,其中加热曲线在随机位置出现不可预测的尖峰,”Sánchez-Villar解释道。“没有物理原因可以解释这些尖峰。”…

革命性方法承诺利用量子材料的力量

一个研究团队创建了一种创新方式来观察材料在原子尺度上的变化。这项新技术为更好地理解和创造适合量子计算和电子学的复杂材料铺平了道路。 来自能源部下属的橡树岭国家实验室的一个研究团队创造了一种创新方式来观察材料在原子尺度上的变化。这项新技术为更好地理解和创造适合量子计算和电子学的复杂材料铺平了道路。 新开发的技术名为快速物体检测和动作系统(RODAS),它融合了成像、光谱和显微镜方法。它捕捉到临时原子结构形成过程中的特性,为材料属性在原子级别上的变化提供了非凡的洞见。 之前将扫描透射电子显微镜(STEM)与电子能量损失光谱(EELS)结合的方法存在局限,因为电子束可能会改变或损坏被研究的材料。因此,科学家们经常测量到修饰后的状态,而不是材料的实际特性。RODAS解决了这个问题,集成了能够动态计算机视觉成像的系统,并采用实时机器学习。 在其分析中,RODAS仅关注感兴趣的区域。这使得分析可以在几秒或几毫秒内迅速完成,而与其他STEM-EELS技术有时需要的分钟时间形成对比。重要的是,RODAS提取重要信息而不会损害样本。…

通过雪花舞见解革新降雨预测

对降落冰晶运动的研究可以增强科学家预测这些晶体何时何地会转化为雨滴的能力。 一项新的研究表明,雪花的运动模式可能是改善降雨预测的关键。 这项关于冰晶在下降时行为的研究旨在为科学家提供更好的见解,以了解这些晶体何时何地转变为雨滴,这是降雨形成的关键部分。 该研究今天,即2023年10月10日,发表在《大气化学与物理》期刊上,涉及科学家观察在模拟大气条件的介质中下落的人造雪花。 首席研究员詹妮弗·斯图尔特(Jennifer…

解锁未来:有序缺陷如何革命化可打印电路和先进显示器

一种新颖的半导体材料沉积方法通过故意制造更多缺陷,导致性能卓越的晶体管,这一结果出乎意料。研究人员利用这些先进设备构建了高速逻辑电路和功能性高分辨率无机LED显示屏。 一种新颖的半导体材料沉积方法通过故意制造更多缺陷,导致性能卓越的晶体管,这一结果出乎意料。研究人员利用这些先进设备构建了高速逻辑电路和功能性高分辨率无机LED显示屏。 传统上,制造半导体设备——现代电子产品的关键组成部分——涉及在高温真空环境中处理基本材料。这种方法固有地限制了我们多高效和广泛地制造这些产品。 探索了在较低温度和常压下使用化学溶液的更高效和可扩展的选项。然而,这些技术通常会导致材料具有大量结构缺陷,从而导致所生产设备的性能不理想。 由伊利诺伊大学香槟分校格兰杰工程学院材料科学与工程副教授曹青领导的实验室创新了一种技术,生产出迄今为止由溶液沉积半导体衍生的最高性能晶体管。令人惊讶的是,研究团队发现,在此过程中使用的有效半导体材料相比其原始形态具有更多的缺陷。…

揭示量子磁体:光如何揭示磁性区域

科学家成功地利用光观察磁域,并在一种特殊的量子反铁磁体中通过电场控制这些区域。这一创新的方法使得实时监测磁行为成为可能,可能会推动下一代电子产品和存储设备的发展,并且加深对量子材料的理解。 当我们被磁铁吸引时,我们往往会进一步探究。当磁铁吸引物理学家时,他们会在量子层面上对其进行研究。 来自大阪市立大学和东京大学的研究人员有效地利用光可视化了一种独特量子物质中的小磁区域,称为磁域。此外,他们还成功地使用电场操控这些区域,为深入了解磁材料在量子尺度上的复杂行为提供了新的见解,为未来的技术进步铺平了道路。 大多数人对于能够附着在金属物体上的磁铁有所了解。但对于那些不能附着的呢?反铁磁体就属于这一类别,并已成为全球技术创新者的重点关注对象。 反铁磁体是指磁力或自旋朝相反方向取向的材料,从而中和彼此,导致没有整体的磁场。因此,这些材料不表现出明显的南北极,也不像经典的铁磁体那样行为。…

天体弹球:闪电如何点燃宇宙电子大战

当闪电击中地球时,根据最近的一项研究,它可能会导致高能电子从地球的内辐射带释放出来。这种现象被称为电子“雨”,对卫星甚至轨道上的人类构成潜在风险。 当闪电闪烁时,电子汹涌而下。 科罗拉多大学博尔德分校的研究人员,由一名本科生领导,发现了陆地天气和太空天气之间的新联系。通过分析卫星数据,该团队揭示闪电风暴可以使特别高能的电子,称为“额外热”电子,从内辐射带中脱落——这个区域在太空中充满了环绕地球的带电粒子,就像一个内管。 他们的发现可能有助于保护卫星和宇航员免受太空中有害辐射的影响。“这是一种你确实想要避免的倾泻,”首席作者和本科生马克斯·费因兰德(Max Feinland)表示。…

解锁催化烷烃活化的关键:一个科学突破

一种有机催化剂为化学家在激活烃的关键步骤上提供了精细的控制。 一种有机催化剂为化学家在激活烃的关键步骤上提供了精细的控制。 来自日本北海道大学的研究人员在有机化学方面取得了重大进展,创造了一种激活烷烃的创新方法,烷烃是化学工业中的重要化合物。该创新方法在《科学》杂志中详细介绍,简化了将这些基础材料转化为有用化合物的过程,为制药和先进材料的生产改进铺平了道路。 烷烃是化石燃料的关键组成部分,同时也是塑料、溶剂和润滑剂等各种化学品和材料的重要构建模块。然而,它们强健的碳-碳键导致了显著的稳定性和惰性,这对希望将其转化为更功能性物质的化学家来说构成了挑战。为了克服这一障碍,研究人员主要集中在环丙烷上——一种特殊类型的烷烃,其环状构型增加了其相较于其他烷烃的反应性。 当前大多数用于分解长链烷烃的方法,称为裂解,产生了各种混合分子,使得目标产品的分离变得复杂。这个问题源于反应中间体——一个碳阳离子,其碳原子与五个基团相连,而不是通常化学教科书中所示的三个基团。因此,它变得极为反应性且在选择性方面难以控制。…