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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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创新联合疗法为晚期膀胱癌患者带来新希望

FORT-2国际临床试验显示,采用免疫治疗的混合治疗方法对局部晚期或转移性膀胱癌患者既安全又可控。最近在《JAMA Oncology》上发表的研究结果表明,这种方法可能扩大有资格接受免疫治疗的膀胱癌患者人数,免疫治疗利用身体自身的免疫系统来对抗癌症。 “免疫治疗的一项关键挑战是,虽然它对一些膀胱癌患者有益,但单独使用时的反应率历来低于25%。我们的主要目标是理解为什么一些患者对这种治疗形式产生抵抗,”主要作者及芝加哥大学医学综合癌症中心的助理教授Randy Sweis,医学博士解释道。 肿瘤微环境(TME)显著影响患者对免疫治疗的反应程度。以T细胞炎症为特征的肿瘤——即CD8+…

与COVID疫苗接种相关的严重心脏病风险降低

根据瑞典的一项新研究,接受完全COVID-19疫苗接种的个体在经历与COVID-19感染相关的严重心血管问题的风险显著降低。然而,在接种个别疫苗剂量后,观察到一些心血管副作用。 根据哥德堡大学进行的一项全国性研究,接受完全COVID-19疫苗接种的个体发展与COVID-19感染相关的严重心血管问题的可能性显著较低。值得注意的是,接种每剂疫苗后可能会出现一些心血管影响。 COVID-19疫苗的主要目标是减少并发症,降低由于病毒引起的整体死亡率。然而,在个别疫苗剂量后,确实注意到某些心血管影响。罕见但急性的副作用包括心肌或心包炎,尤其是在年轻男性接种mRNA疫苗后。对于其他心血管影响的研究有限,结果各异。 这项发表在《欧洲心脏杂志》上的研究是一项全国性的注册基础调查。它利用来自瑞典超过八百万成年人数据,通过国家医疗记录进行监测,持续了大约两年,始于2020年12月底COVID-19疫苗接种开始时,直到2022年底。 研究人员专注于分析“风险窗口”(即单次疫苗接种后的立即时期),评估接种者的每一剂疫苗并与研究中同一时间未接种者的心血管健康进行对比。…

泡沫的麻烦:气泡饮料、咖啡与中风风险之间的惊人联系

根据最近的研究,频繁消费汽水和果汁与中风风险增高相关。研究进一步表明,每日喝超过四杯咖啡也可能提高中风风险。 由加尔威大学与加拿大麦克马斯特大学以及全球中风研究网络共同开展的全球研究显示,定期消费汽水或果汁会增加中风的可能性。 此外,研究发现,每天摄入超过四杯咖啡也会提高中风发生的风险。 这些发现源于INTERSTROKE研究项目的两项分析,汽水、果汁和水的影响发表在《中风杂志》,而茶和咖啡的研究结果则出现在《国际中风杂志》。 中风发生在大脑的血液供应被中断时,导致脑细胞损伤。它可以被分类为缺血性中风,通常是由血块引起,或脑内出血,涉及大脑组织内的出血。…

女孩的生长模式:第一次月经后的多样旅程

女孩在第一次月经后的身高增长方面存在惊人的变异性。一半的女孩的生长超过或低于通常期望的6-8厘米。这一点在哥德堡大学进行的研究中得到了强调。 这项研究发表在《儿科前沿》期刊上,旨在探讨第一次月经的时间与女孩随后身高增长之间的关系,以及相关的潜在因素。 研究聚焦于来自瑞典西南部哥德堡和哈兰地区的793名健康女性。这些参与者从出生开始被监测,经历童年、青春期,直到成年生活。通过参与者调查、访谈问题和登记数据收集信息,包括父母身高的详细资料。 女孩们的第一次月经平均发生在13.0岁,有些人早至8.2岁,有些人晚至17.2岁。平均而言,女孩们在第一次月经后,身高增加了8.0厘米,增幅中位数为7.0厘米,落在预期范围内。 一半超出常规…

婴儿的健康风险:生育治疗与心脏缺陷之间的联系

根据最近发表在《欧洲心脏杂志》上的一项综合研究,通过辅助生殖技术(例如体外受精IVF)受孕的婴儿出生时出现重大心脏缺陷的可能性增加了36%。最新研究显示,通过辅助生殖技术(如体外受精IVF)受孕的婴儿面临着出生时出现严重心脏缺陷的风险增加36%。这一发现详细记录在今天发布的《欧洲心脏杂志》上的一项大型研究中。 研究人员强调了这一发现的重要性,因为先天性心脏缺陷是最常见的出生缺陷类型,其中一些可能导致危及生命的并发症。 研究进一步表明,增加的风险显著与多胎妊娠有关,而多胎妊娠在辅助生殖方法中更为常见。 来自瑞典哥德堡大学的乌拉-布丽特·温内霍尔姆教授领导了这项研究。她表示:“过去的研究已经确认,通过辅助生殖技术出生的婴儿有较高的风险,例如早产和低出生体重。我们的目标是确定这些婴儿的心脏缺陷风险是否增高。” 该研究涵盖了1994年至2014年间丹麦所有的活产,1990年至2014年间芬兰的活产,1984年至2015年间挪威的活产,以及1987年至2015年间瑞典的活产,共计超过770万名儿童。…

革命性的增强现实:眼镜创新的新潮流

增强现实(AR)将数字图像与我们的现实世界环境融合在一起。然而,AR不仅仅局限于游戏;它有潜力彻底改变手术和自动驾驶车辆背后的技术。为了促进这项技术在日常个人设备中的整合,研究人员揭示了一种将两种光学技术合并为一个高分辨率AR显示的方式。他们创建了一种眼镜原型,通过一种先进的计算机算法来提高图像质量,该算法旨在消除失真。 目前的AR系统通常在重型护目镜或汽车抬头显示中找到,依赖于便携式光学组件。然而,将通常的四镜头AR系统缩小到眼镜的大小通常会降低图像质量并限制视野。马有光及其团队可能找到了解决这一问题的方法,他们结合了两种光学技术——超表面和折射透镜——与一种具有小型绿色LED阵列的微型LED显示器,用于图像投影,从而创建一个紧凑的单镜头混合AR系统。 他们显示中的超表面由一种极薄且轻便的氮化硅薄膜组成,该薄膜经过特定图案的刻蚀。这个图案负责塑造和聚焦从绿色微型LED发出的光。接下来,在一种由合成聚合物制成的折射透镜上创建黑色和绿色图像,从而通过锐化图像和最小化像差来增强图像。最终,系统投影出的最终图像被叠加到物体或屏幕上。为了提高投影图像的分辨率,马和他们的同事应用了能够检测光学系统中微小缺陷的计算机算法,并在光线离开微型LED之前进行纠正。 该团队将他们的混合AR显示器集成到眼镜中,并用计算机图像增强技术评估原型的有效性。来自单镜头混合系统的投影图像在30°视场内的失真率低于2%,实现了与目前使用四个镜头的商业AR平台相当的图像质量。他们确认,他们的预处理算法增强了红熊猫的再投影图像,使其在结构上与原始图像的相似度达到74.3%——比未校正投影提高了4%。随着进一步的进展,研究人员相信这一平台可以从仅显示绿色图像发展到提供全彩图像,为一系列主流AR眼镜铺平道路。

开创性研究评估自旋电子学中的热影响

自旋电子学是指利用微小的磁性特性与电流相结合的设备。这些设备有望以与传统电子设备相当的速度处理信息,但能耗显著降低。推动这些技术进步的一个关键问题是加热如何影响其性能。 伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员提出了一种突破性的实验方法,详细内容载于《APL材料》期刊。该技术能够直接测量自旋电子设备中的加热,便于与其他影响因素进行比较。研究人员表示,这种方法将有助于识别自旋电子材料,其磁响应不易受到热变化的影响,从而最终导致更高效的设备。 “自旋电子设备依赖于使用电流改变磁化的能力,但这可能有两个原因:与电流的电磁相互作用或电流引起的温度升高,”首席研究员、伊利诺伊州材料科学与工程教授阿克塞尔·霍夫曼解释道。“为了增强设备性能,我们需要掌握作用于其上的基础物理,这正是我们的方法所帮助澄清的。” 与传统电子设备利用电信号管理数据并执行计算不同,自旋电子学利用一种称为自旋的基本电子特性,导致微观的磁性行为。这些设备的能耗可比其电子对应物减少,归功于其磁性功能。一些专家甚至提出,快速电子驱动的自旋电子设备在保持能效的同时,可能提供传统计算机的速度。“这就像享受两个世界的优势,”霍夫曼指出。 寻找适合这些设备的材料已经证明是一个挑战。反铁磁体因其独特的相对自旋排列及对邻近影响的低敏感性而引起关注。为了在计算和存储应用中实际使用,需要用电流控制自旋结构。然而,进行这种操作所需的大电流可能导致设备温度上升,从而引入额外的热效应,影响自旋结构以及电磁影响。…

制作宇宙线索:基于实验室的外星生命指示器

研究人员发现某些生物特征可能并不代表生命,这一发现挑战了现有观点。 评估遥远行星(那些在其他太阳系中围绕不同恒星运行的行星)上存在生命的可能性的一种有效方法是分析其大气层。望远镜观测通常揭示可能暗示生命存在和潜在宜居性的气体痕迹。然而,科罗拉多大学博尔德分校的一项最新研究质疑了这一观点:研究人员在实验室中合成了一种与生命相关的特定气体,而没有涉及任何生物体。 这项研究今天发表在《天体物理学杂志快报》上,表明一种分子,通常被解释为生物特征或生命的迹象,可能并不是以前所声称的生命的明确指标。科学家们成功地在反应室中使用通常存在于各种行星大气中的光和气体合成了二甲基硫,这是一种有机硫化合物,通常由海洋微生物产生。 虽然在实验室中合成二甲基硫的能力是一个令人兴奋的突破,但研究结果颠覆了关于其重要性的既定理论。这项工作由CU Boulder环境科学研究合作院(CIRES)的访问研究员Nate…

革命性折纸设计将平装管转变为耐用建筑材料

工程师们创造了一种突破性的管状结构设计,能够折叠平坦以便于运输,却可以扩展成坚固的建筑组件。这一进展得益于一种灵活的自锁机制,该机制灵感来源于曲线折叠纸艺,这是一种利用曲线线条进行纸张折叠的方法。 RMIT大学的工程师们创造了一种突破性的管状结构设计,能够折叠平坦以便于运输,却可以扩展成坚固的建筑组件。 这一进展得益于一种灵活的自锁机制,该机制灵感来源于曲线折叠纸艺,这是一种利用曲线线条进行纸张折叠的方法。 主要研究人员Jeff(Ting-Uei) Lee博士和杰出教授Mike(Yi…

纳米塑料对摄食浮游动物的惊人影响

研究人员探索了纳米塑料对湖泊和河流中水生生物的影响,并得出了一些意想不到的发现。他们首次揭示,某些物种面临灭绝,而其他物种,特别是导致有害藻华的蓝藻,完全未受影响。 瑞典隆德大学的研究人员探讨了纳米塑料对湖泊和河流中水生生物的影响,并得出了一些意想不到的发现。他们首次揭示,某些物种面临灭绝,而其他物种,特别是导致有害藻华的蓝藻,完全未受影响。 每年,进入全球海洋的塑料量在五到一千三百万吨之间。随着时间的推移,这些塑料降解成微观粒子和纳米颗粒,肉眼无法看见。隆德大学的团队专注于这些微小塑料颗粒如何影响水生生态系统中的生命。 研究表明,特定的食草浮游生物物种,特别是对鱼类至关重要的枝角类动物,面临特别大的风险。浮游植物硅藻也遭受了显著的负面影响。相比之下,其他类型的藻类,例如蓝绿藻(蓝藻),则未显示出任何不利影响。 “我们仍然不理解为什么某些物种在减少,而其他物种却似乎正常繁荣。如果纳米塑料水平继续上升,即使是那些目前能够应对少量颗粒的物种也可能开始衰弱,”水生生态学教授拉斯-安德斯·汉森解释道。…

揭开树冠的面纱:DNA收集无人机如何揭示树顶生命

仰望树梢并不能帮助你发现栖息其中的微小生物。然而,这些微小的生物在叶子和树枝上留下了DNA痕迹。研究人员现在宣布在收集这些遗传信息方面取得了突破:一架配备独特织物探头的无人机。该团队在热带雨林上空操控他们的无人机,并利用探头收集的DNA,能够识别栖息在上层树冠中的各种无脊椎动物。 “为了鼓励人们保护自然,我们必须准确说明我们正在保护的内容——通过我们的方法,我们旨在深入了解树冠的居住者,”该研究的主要作者斯特芬·基希戈尔(Steffen Kirchgeorg)解释道。 无人机可以进入人类难以或不安全到达的区域,例如偏远或受保护的环境。因此,研究人员越来越多地使用这些空中设备拍摄图像、设置传感器,并从森林树冠中收集样本。为了识别生活在树木中的物种,他们收集留在叶片和树枝上的遗传物质。这种环境DNA(eDNA)可以源于粘液、粪便和脱落的皮肤细胞。然而,如果一架装有棉签用于仔细收集eDNA的无人机与树碰撞,可能会对无人机和植物造成损害。因此,基希戈尔与斯特法诺·敏切夫(Stefano Mintchev)及其团队希望创建一种采样机制,防止无人机与植被相撞。…

革命性的连续工艺将植物废物转化为环保航空燃料

科学家成功测试了一种利用富含木质素的农业废料生产可持续航空燃料的新方法。这项研究已发表在《燃料加工技术》期刊上,展示了一种能够将木质素聚合物——植物细胞的重要成分——转化为一种可能改善环保航空燃料性能的航空燃料的连续过程。华盛顿州立大学的研究人员在开发基于木质素的可持续航空燃料方面取得了进展。 该研究突出了一个名为“同时解聚和加氢脱氧”的方法,该方法有效分解木质素,同时去除氧气,产出基于木质素的航空燃料。在他们位于里奇兰的设施中,科学家们将溶解的木质素聚合物混合到连续加氢反应器中以生产燃料。 “我们的工作使这项技术更接近实际应用,提供了有价值的数据,有助于评估其在商业航空中的可行性,”主要研究员、华盛顿州立大学生物系统工程系教授Bin Yang表示。 木质素是一种结构分子,赋予植物坚韧性,从玉米秸秆——收获后剩下的茎、穗和叶子——以及其他农业残余物中获得。…