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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…

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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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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河流中的智能监控摄像头系统:通过检测阻塞增强防洪能力

智能监控摄像头系统旨在识别城市水道中的阻塞物,可能在未来防止洪水方面发挥关键作用,研究人员指出。 由机器学习驱动的摄像头系统已被证明是洪水防御的高效和经济的方法,研究人员对此进行了演示。 巴斯大学的研究人员最近的发现表明,智能监控摄像头系统可以被编程以识别自然 debris、垃圾或废物,这些物质阻碍了涵洞中的垃圾筛网,这在防洪工作中至关重要。 涵洞在英国有超过一百万个地点,几乎所有城市环境中都必不可少,使得溪流和河流可以流经道路、铁路堤坝和建筑物之下。这使得它们成为城市水道和基础设施中一个不可或缺的,尽管常常被忽视的组成部分。垃圾筛网通常由杆组成,位于涵洞的开口处,以防止…

网络飞蛛科技:实验室揭示真实版蜘蛛侠技术

研究人员认真考虑了《蜘蛛侠》中描绘的想象场景,创造了创新的网页技术。这项新技术允许将流体材料从针头喷射出来,瞬间固化成一种强韧的丝线,能够粘附和提升物体。 每一个曾经沉浸于漫画书或观看过《蜘蛛侠》电影的孩子,都幻想过从手腕上射出蛛丝,飞跃城市街区,捕捉恶棍。在塔夫茨大学,研究人员认真对待这些梦境,开发了首个网页技术,使流体能够从针头喷射出来,快速固化为能够提升和粘附各种物体的丝线。 这些粘合纤维是在塔夫茨大学的丝绸实验室开发的,使用了从丝绸蛾茧中收获的丝绸。这些蛹在溶液中煮沸,分解成称为纤维素的蛋白质。通过使用窄孔针,丝绸纤维素溶液可以被挤出,形成接触空气时固化为纤维的流动,当特定的添加剂被引入时。 自然是创造用作牵引、网络和茧的丝纤维的初始灵感来源。包括蜘蛛、蚂蚁、黄蜂、蜜蜂、蝴蝶、蛾、甲虫,甚至苍蝇在内的各种生物可以在不同的生命阶段产生丝绸。丝绸实验室还从自然中汲取灵感,开创对丝纤维素的创新用途,包括开发在水下起作用的强力胶水、适用于几乎任何表面的可打印传感器、延长水果和蔬菜新鲜度的可食用涂层、提高太阳能电池效率的材料,以及更环保的微芯片生产方法。 尽管丝基材料取得了显着进展,研究人员仍然面临模仿蜘蛛的卓越技能的困难,蜘蛛能够操控它们生产的丝线的刚度、弹性和粘性。…

时尚前卫:为变暖世界创新的服装

一组全球研究人员创造了一种创新的织物,旨在帮助城市居民应对由建筑、沥青和混凝土等城市基础设施带来的不断上升的温度。 一组全球研究人员创造了一种创新的织物,旨在帮助城市居民应对由建筑、沥青和混凝土等城市基础设施带来的不断上升的温度。 随着热浪的发生频率增加,旨在降温的纺织品可以被集成到衣物、帽子、鞋类,甚至建筑表面中,提供一种可持续替代目前城市依赖的对环境有害的空调系统。 来自郑州大学和南澳大利亚大学的工程师们开发了这种织物,以反射阳光、促进热量散发和阻挡有害射线,有效降低温度。他们的研究成果详细记录在最新一期的科学快报中。 预计这种织物将使数百万城市居民摆脱与气候变化和缺乏绿地相关的升温不适感。…

令人毛骨悚然的发现:解析冰淇淋启发的量子姆班巴效应

都柏林三一学院的研究人员最近在量子系统中发现了有趣的姆本巴效应。这项以真正的好奇心为出发点的研究,将亚里士多德两千年前的见解与我们当前的科学知识相连接,为关于温度和冷却的激动人心的影响铺平了道路。 都柏林三一学院的研究人员最近在量子系统中发现了有趣的姆本巴效应。这项以真正的好奇心为出发点的研究,将亚里士多德两千年前的见解与我们当前的科学理解相连接,揭示了一系列与冷却和温度相关的激动人心的影响。 姆本巴效应被广泛认为是一种迷人的现象,即热水比冷水更快地冻结。这一令人惊讶的现象的历史观察可以追溯到亚里士多德,他在两千多年前注意到,庞图斯的希腊人在他们的捕鱼方法中利用了这一效应。 这一神秘的效应也引起了历史上许多杰出人物的兴趣,包括勒内·笛卡尔和弗朗西斯·培根。它仍然是各种出版物中的一个兴趣话题,并且常常出现在烹饪比赛《主厨》中,参赛者曾试图利用这一效应制作冻结特别快速的甜点。 如今,这一奇特效应的存在被发现比之前想象的更为广泛。三一量子系统团队在物理系约翰·古尔德教授的带领下,已在《物理评论快报》期刊上发表了一篇激动人心的研究论文,详细描述了他们在量子物理复杂领域中关于姆本巴效应的开创性发现。…

革新氢发动机:污染减少的突破

科学家们发现了一种经济实惠的方法,通过提高氢内燃机催化转换器的效果来减少污染。他们的研究表明,向催化转换器中添加铂金,并结合一种称为Y沸石的高度多孔物质,可以显著增强氮氧化物与氢之间的化学反应。这一过程将有害的氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。 氢动力内燃机在应对气候变化方面具有很大潜力,因为它们能够提供强大的动力而不释放对全球变暖有贡献的碳。 它们能够操作重型卡车和公交车,适用于农业机械和备用发电机,为传统柴油发动机提供了更清洁的替代方案。 然而,它们并不是完全环保的,因为它们在高温燃烧过程中释放氮氧化物。这些氮氧化物可以与其他大气化合物相互作用,产生危险的臭氧和细微颗粒污染物,这可能危害呼吸健康并导致慢性病。 幸运的是,来自加州大学河滨分校的科学家们发现了一种成本效益高的减排技术,通过改善催化转换器的性能来减少氢发动机的污染。…

利用坚硬材料的力量来抑制振动和声音

材料科学家开发了一种新型复合材料,该材料成功地融合了两种看似对立的特性:刚性和高阻尼能力。 日常经验,如压缩机的嗡嗡声、空调单元的震动或铁路车厢的撞击声,都会产生让乘客烦恼的振动。虽然这些振动可能令人恼火,但随着时间的推移,它们也可能对材料和机械造成损害,最终缩短其使用寿命。此外,产生的噪音可能对人类健康和整体福祉构成威胁。 为了应对振动和噪音的问题,工程师们通常求助于阻尼材料,如泡沫、橡胶以及机械组件,包括弹簧或减震器。然而,在许多应用中,融入这些材料可能导致体积、重量和成本的增加。此外,对现有设计进行改装以增加阻尼元素并不总能产生有效的结果。 这种需求强调了对具有刚性、能够承载负荷并能有效进行内部阻尼的材料的需求。实现一种具备所有这些特性的材料是一项挑战,因为刚性和阻尼往往是相互矛盾的。 瑞士联邦理工学院(ETH)的研究人员创造了一种整合这些看似不兼容特性的材料。Ioanna…

漫长的告别:PFAS可能会在未来几十年困扰地下水

根据北卡罗来纳州立大学最近的一项研究,常被称为PFAS的全氟和多氟烷基物质,可能需要超过40年的时间才能完全清除在北卡罗来纳州坎伯兰和布雷登县受到污染的地下水。这项研究利用了一种创新的PFAS数据、地下水年龄标记和地下水流速的混合,预测流入开普费尔河支流的地下水中的PFAS水平。 研究小组从布雷登县的费耶特维尔工作氟化学设施附近的两个流域收集了地下水样本。 根据北卡罗来纳州立大学海洋、地球和大气科学教授及该研究的负责人大卫·吉内尔克斯(David Genereux),"一大片受PFAS污染的地下水影响到了住宅和农业用地,给当地居民带来了两方面的重大影响。" 他解释道,"超过7000口私人水井直接受到这种污染的影响。此外,含有PFAS的地下水流入开普费尔河的支流,这对下游使用河水的人们构成了风险,尤其是在威尔明顿地区。"…

数学家通过双重解法实现古老问题的里程碑

一位致力于解决高等数学复杂问题的教授成功解决了困扰数学家多年的两个重大问题。 一位致力于解开高等数学复杂性的罗格斯大学新布伦斯威克教授成功地解决了困扰数学家多年的两个重要问题。 这些持久问题的解决方案可能加深我们对自然结构和现象中存在的对称性,以及适用于化学、物理、工程、计算机科学和经济学等多个学科的各种随机过程的长期行为的理解。 冯杰普(Pham Tiep)是罗格斯艺术与科学学院数学系的乔舒亚·巴拉兹杰出数学教授,他成功证明了1955年由已故德裔美籍数学家理查德·布劳尔(Richard…

木星的大红斑:哈勃天文望远镜观察到的动态舞蹈

  过去150年来,天文学家们一直在关注木星标志性的伟大红斑(GRS),这是一个巨大的反气旋,可以容纳我们地球在其中。然而,新的发现仍在不断出现——尤其是哈勃太空望远镜提供了详细的观测数据。 哈勃在2023年12月至2024年3月的90天期间收集的最新数据揭示,GRS的稳定性低于之前的预期。研究结果表明,GRS的运动类似于一个摇晃的果冻碗。通过合并哈勃的图像,科学家们制作了一个时间推移视频,展示了GRS的不规则运动。 来自马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的艾米·西蒙是发表在《行星科学杂志》上的一篇论文的主要作者,她指出:“虽然我们知道GRS的运动在经度上有些变化,但大小的振荡是意想不到的。根据我们的了解,这是首次观察到这种现象。这确实是我们首次拥有合适的成像频率来捕捉GRS。凭借哈勃的高分辨率,我们可以确认GRS在变速时同时收缩和扩张——这令人惊讶,目前还没有流体动力学的解释。” 通过艾米·西蒙领导的外行星大气遗产计划(OPAL),哈勃每年监测木星及其他外太阳系行星,但这些特定的观测是GRS的针对性研究的一部分。通过分析太阳系中最大的风暴,研究人员旨在将地球的飓风理论置于更广泛的宇宙框架中,从而提升我们对系外行星气象现象的理解。…

海洋中重金属的毒性上升

  铅、汞、砷和镉等有毒微量元素在沿海水域自然存在微量。然而,人类的活动,特别是在工业和农业中,增加了更大的数量。一项最近的研究探讨了气候变化如何当前改变这些元素的分布和积累以及潜在的未来影响。一个关键发现是,气候驱动的自然事件正在释放更高水平的污染物,给人类和动物健康带来了风险。然而,关于这些污染物未来的行为仍然缺乏理解。 气候变化正在导致海洋变暖、酸化加剧、氧气减少——这些影响被广泛认可。然而,关于这些变化如何影响海洋环境中的污染物的关注却相对较少。一项题为“气候变化对沿海海洋生态系统中污染物的输送、命运和生物地球化学的影响”的研究深入探讨了微量元素与气候变化之间的关系。这项研究的结果已发表在期刊《地球与环境通讯》中。 气候事件释放了更多污染物 来自基尔GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的海洋化学家、该研究的共同首席作者Rebecca…

人工智能揭示超过160,000种新病毒的宝藏

由于一项机器学习工具的帮助,研究人员发现了161,979种新的RNA病毒,这将极大地增强我们对地球生命多样性的理解,并有助于找到许多尚未被分类的病毒。 人工智能(AI)揭示了关于一种基本且多样的生命形态的迷人细节,这些生命形态就存在于我们周围,甚至在我们脚下。 利用机器学习工具,研究人员识别出了161,979种新的RNA病毒物种,这一突破可能显著增强对地球生命的映射,并帮助发现数百万种尚未被表征的病毒。 这项发表在Cell的重大研究是有史以来最大规模的病毒物种发现调查,由一个国际研究团队进行。 “我们对地球生命一个在很大程度上被隐藏的方面有了深入的了解,突出展示了令人难以置信的生物多样性,”…

革命性聚合物设计打破了韧性和可回收性的界限

研究人员开发了一种先进的聚合物类型,可以在不失去其热稳定性和化学耐久性的情况下进行化学回收。这种创新设计具有一个引导基团,使聚合物内部的连接能够轻易地通过催化剂断开,从而使原始聚合物只需几步就能重新组装。这个引导基团可以融入各种聚合物,为可重复回收的高性能塑料开辟了一条新道路。 塑料在我们的日常生活中扮演着至关重要的角色——医疗、技术和食品安全等领域没有塑料的有益特性将显得完全不同。然而,虽然塑料的耐用性通常是一个优势,但它也带来了作为主要污染物的挑战,复杂化了回收过程。解决这一日益严重问题的可行方案是提高塑料的可回收性。 在最近发表在Chemical Science的一项研究中,大阪大学的科学家发现了一种创建耐用高性能聚合物的方法,这些聚合物对塑料至关重要。这些聚合物可以有效而精确地分解为其基本成分进行回收,结果是材料与新材料一样好。 塑料主要由称为聚合物的分子组成,这些聚合物由称为单体的小单元的长链重复组成。传统的物理回收只是重新利用聚合物,而不将其分解,通常导致回收塑料质量低于原始塑料。化学回收是一种更为新颖的方法,涉及将聚合物分解回单体单位,然后重新形成新的链。这一过程产生的回收塑料质量等同于新的材料。不幸的是,许多为化学回收设计的聚合物往往较弱,因为它们在单体单位之间包含易碎的链接,以便更容易分解。…