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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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新路线图推动催化解决方案以消灭“永恒化学物质”

研究人员勾勒出了一条大胆的新道路,以利用异相催化剂来破坏全氟和多氟烷基物质(PFAS),即所谓的“永久性化学品”,这些物质已经污染了全球的水资源。 来自莱斯大学、卡内基梅隆大学和其他领先全球机构的研究小组勾勒出了一条大胆的新道路,以利用异相催化剂来破坏全氟和多氟烷基物质(PFAS),即所谓的“永久性化学品”,这些物质已经污染了全球的水资源。 在《自然水》期刊发表的一项研究中,国际环境工程师、化学家和催化专家团队评估了现有的PFAS破坏催化技术,提出了一套创新方案以克服现有的局限性,并强调了反映真正环境和公共健康益处的整体性能指标的紧迫需求。 “催化提供了一条有前景的路径,可以完全分解PFAS分子,但目前的方法仍然远未理想,”莱斯大学化学与生物分子工程系主任,合著者迈克尔·黄说。“我们需要更智能的设计,更好的工艺整合,以及一种更微妙的比较技术的方法,以考虑能量、成本和毒性降低。” PFAS是用于消防泡沫、炊具和个人护理产品等产品中的合成化合物。它们的碳-氟键是化学中最强的键之一,使其在环境中极为持久且难以降解。传统的水处理方法如反渗透和活性炭过滤器只将PFAS与水分离,这意味着有毒废物被遗留下来。…

桥接世界:物理学家开发新型全息原理测试

在寻找正确的量子引力理论的过程中,物理学家们一直在测试全息原理,他们表示这是任何有效的量子引力理论的关键特性。恰好在100年前,著名的奥地利物理学家厄尔温·薛定谔(没错,就是那个猫的家伙)提出了他的同名方程,解释了量子物理中粒子的行为。薛定谔方程是量子力学的一个关键组成部分,提供了一种计算系统波函数以及其随时间动态变化的方法。 “量子力学与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论是现代物理的两个支柱,”犹他州立大学物理学家阿巴伊·卡提亚尔表示。“挑战在于,科学家们在过去半个世纪中一直难以使这两种理论相互调和。” 卡提亚尔说,量子力学描述了物质和力在亚原子级别的行为,而广义相对论则解释了大尺度上的引力。 “物理学中许多未知现象往往由其中一方解释,但这些解释通常是相互不兼容的,”副教授奥斯卡·瓦雷拉说,他也是卡提亚尔的教师导师。“量子引力是试图结合这些理论的一个尝试,但直到今天,我们还不知道量子引力是什么。” 在寻找正确量子引力理论的过程中,瓦雷拉和卡提亚尔与前犹他州立大学博士后研究员瑞塔布拉塔·巴塔查里一起,描述了他们在测试全息原理方面的进展,他们表示这是任何有效量子引力理论的关键特性。团队在2025年4月6日的美国物理学会《物理评论快报》在线刊物上发表了他们的研究结果。他们的研究得到了国家科学基金会基础粒子物理-理论项目的支持。…

新型真空辅助挤出技术提高聚合物打印性能

科学家们开发了一种真空辅助挤出方法,可以将大型3D打印聚合物部件的内部孔隙率减少至最高75%。大规模增材制造受限于内部孔隙,这会削弱打印组件。减少孔隙是提高整体性能的关键。研究人员通过一种新颖的方法应对这一挑战:在挤出过程中集成真空料斗,以去除困 trapped gas 并最小化纤维增强材料中的空隙形成。 橡树岭国家实验室的科学家们开发了一种真空辅助挤出方法,可以将大型3D打印聚合物部件的内部孔隙率减少至最高75%。…

恒星崩塌和爆炸将金元素分布到宇宙中

磁星耀斑,巨大的宇宙爆炸,可能直接导致重元素在宇宙中的产生和分布,这是一项新研究提出的观点。 几十年来,天文学家对一些自然界中最重的元素的来源(如黄金、铀和铂)只有理论。然而,通过重新审视旧的档案数据,研究人员现在估计,银河系中多达10%的重元素来源于高磁化中子星的喷发,这些中子星被称为磁星。 直到最近,天文学家才意识到磁星(Essentially dead remnants…

破解代码:解读混凝土如何自我修复

地衣在我们日常世界中是一个低调的存在,常常附着在树木和岩石上。它真正的美在于其独特的菌藻共生系统,或蓝藻,形成一种自我维持的伙伴关系,使其在最严酷的条件下也能繁盛。受到这一启发,研究人员创造了一种合成地衣系统,能够像自然地衣一样合作。该系统利用蓝藻,将空气和阳光转化为食物;以及丝状真菌,产生封闭裂缝的矿物。通过合作,这些微生物仅靠空气、光和水生存。该系统的自主性使其区别于之前的自愈混凝土研究。 想象混凝土像人类皮肤从伤口中恢复一样自我修复裂缝。这是井聪睿博士最新研究的愿景,发表在《Materials Today Communications》中。 针对建筑行业最持久且昂贵的问题之一,井博士,工程技术与工业分配系的助理教授,受自然启发开发了一种合成地衣系统,使混凝土能够自我修复。…

虚拟专属时装是新的服装潮流吗?

随着快时尚以惊人的速度填满衣橱和垃圾填埋场,新研究表明,未来时尚的关键可能不在于面料,而在于像素。 在《国际零售和分销管理杂志》上发表的一项多项研究论文中,研究团队探讨了日益增长的电子时尚现象——在虚拟环境中穿着的数字服装——发现这些无形的物品可以帮助弥合快时尚与环境可持续性之间的鸿沟。 从Instagram滤镜到游戏皮肤,数字自我展示的想法并不新鲜。但现在时尚品牌将事情推向了一个新的阶段,提供仅在屏幕上存在的数字专属系列。 这些衣物可以变化颜色,改变形状,甚至通过近场通讯(NFC)芯片与物理对应物进行交流。关键是,它们没有传统生产、运输或废物的环境负担。它们的生产、消费和处置不需要使用聚酯等原材料和难以回收的材料。研究探讨了消费者对数字服装独特吸引力的反应,以及驱动他们支付无法物理触碰、试穿和拥有的服装的意愿。 研究结果表明,强烈渴望新奇和触觉体验的消费者尤为喜欢电子时尚,重视其创造力、可定制性和互动性。对他们而言,虚拟时尚不是妥协,而是个人风格的新前沿。…

“‘粪便工程’的壮举将牛粪转变为世界上使用最广泛的材料之一”

研究人员开发了一种从牛粪中提取微小纤维素丝并将其转变为制造级纤维素的新技术,该纤维素目前被用于制造从手术口罩到食品包装的各种产品。 研究人员来自伦敦大学学院(UCL)和爱丁堡拿比尔大学(Edinburgh Napier University),开发了一种从牛粪中提取微小纤维素丝并将其转变为制造级纤维素的新技术,该纤维素目前被用于制造从手术口罩到食品包装的各种产品。 这项研究发表在《清洁生产杂志》(The…

蒸汽沉积钙钛矿半导体推动下一代电路

一支研究团队开发了一项突破性技术,预计将彻底革新下一代显示器和电子设备。 由POSTECH(浦项科学技术大学)化学工程系的Yong-Young Noh教授和Youjin Reo博士领导的研究团队开发了一项突破性技术,预计将彻底革新下一代显示器和电子设备。该项目是与中国电子科技大学(UESTC)的Ao Liu教授和Huihui…

对丝虫粘液的研究可能会革新可持续材料设计

关于天鹅绒虫排出的黏液的新发现可能会彻底改变可持续材料设计。研究结果概述了一种自然出现的蛋白质结构在澳大利亚、新加坡和巴巴多斯的物种中被保存,历经近4亿年的进化,使得黏液能在液体和纤维之间转变。这一发现可能会激励下一代可回收的生物塑料。 关于天鹅绒虫排出的黏液的新发现可能会彻底改变可持续材料设计,来自麦吉尔大学研究人员的研究表明。他们的发现概述了一种自然出现的蛋白质结构在澳大利亚、新加坡和巴巴多斯的物种中被保存,历经近4亿年的进化,使得黏液能在液体和纤维之间转变。这一发现可能会激励下一代可回收的生物塑料。 “自然已经找到了制造既强大又可回收材料的方法,”该研究的负责人、加拿大绿色化学研究主席、化学教授马修·哈林顿说。“通过解码天鹅绒虫黏液的分子结构,我们离复制我们日常使用材料的这种效率又近了一步。” 天鹅绒虫是生活在南半球潮湿森林中的小毛虫状生物,利用它们的黏液捕捉猎物。当排出时,黏液迅速硬化为强度与尼龙相当的纤维。黏液可溶于水并可以重新构造成新的纤维。在此之前,这种可逆性的分子机制一直是一个谜。 哈林顿的团队利用蛋白质测序和基于AI的结构预测(阿尔法折叠,2024年诺贝尔奖获奖工具),识别出黏液中先前未知的蛋白质,这些蛋白质的功能类似于免疫系统中的细胞受体。研究人员相信,这些受体蛋白在纤维形成过程中起到连接大型结构蛋白的作用。通过比较两个在近3.8亿年前分开的天鹅绒虫亚组,研究人员证明了该蛋白的进化意义和功能相关性。…

用于检测环境中纳米塑料和微塑料的实用新工具

一组研究人员开发了一种经济高效、高通量的技术,用于检测环境中的纳米塑料和微塑料。这些颗粒无处不在,构成健康和环境风险,但在纳米尺度上检测它们一直很困难。3D打印的HoLDI-MS测试平台克服了传统质谱法的局限,通过允许直接分析样本而无需复杂的样本准备。研究人员表示,它也适用于检测水中塑料颗粒。HoLDI-MS代表空心激光解吸/离子化质谱。 一组麦吉尔大学的研究人员开发了一种经济高效、高通量的技术,用于检测环境中的纳米塑料和微塑料。 这些颗粒无处不在,构成健康和环境风险,但在纳米尺度上检测它们一直很困难。3D打印的HoLDI-MS测试平台克服了传统质谱法的局限,通过允许直接分析样本而无需复杂的样本准备。研究人员表示,它也适用于检测水中塑料颗粒。HoLDI-MS代表空心激光解吸/离子化质谱。 “通过HoLDI,我们提供了一种有效、定量、高度准确且经济实惠的方法,使全球研究人员都能使用,”领导该研究的化学教授Parisa Ariya说,这项研究上个月发表在自然通讯化学上。“它需要很少的能源,可回收,而且每个样本仅需几美元。”…

超薄铋在绿色电子产品中展现出意想不到的前景

电子设备依赖于在温度变化时其电气性质发生变化的材料,使其在极端条件下稳定性降低。麦吉尔大学的研究人员的一项发现挑战了物理学的传统智慧,表明金属铋可以作为高度稳定电子元件的基础。研究人员观察到超薄铋中一种神秘的电效应,它在近绝对零度(-273°C)到室温的广泛温度范围内保持不变。 电子设备依赖于在温度变化时其电气性质发生变化的材料,使其在极端条件下稳定性降低。麦吉尔大学的研究人员的一项发现挑战了物理学的传统智慧,表明金属铋可以作为高度稳定电子元件的基础。 研究人员观察到超薄铋中一种神秘的电效应,它在近绝对零度(-273°C)到室温的广泛温度范围内保持不变。 麦吉尔大学物理学教授、该研究的共同作者吉约姆·热瓦斯表示:“如果我们能利用这一发现,它对绿色电子产品可能会变得重要。” 这一发现可能导致开发出更高效、稳定和环保的电子元件和设备,包括空间探索和医疗用途。铋是无毒且生物相容的。…

秋葵和胡芦巴提取物可去除水中的大部分微塑料

黄秋葵的黏滑物质和胡芦巴种子的胶状物能比常用的合成聚合物更好地捕获微塑料。此前,研究人员提出使用这些粘性的天然聚合物来清理水现在,他们在《ACS Omega》上报告称,黄秋葵和/或胡芦巴提取物能够在海水、淡水和地下水中吸附和去除高达90%的微塑料。 黄秋葵的黏滑物质和胡芦巴种子的胶状物能比常用的合成聚合物更好地捕获微塑料。此前,研究人员提出使用这些粘性的天然聚合物来清理水。现在,他们在ACS Omega上报告称,黄秋葵和/或胡芦巴提取物能够在海水、淡水和地下水中吸附和去除高达90%的微塑料。 拉贾尼·斯里尼瓦桑及其同事一直在探索无毒的植物基础方法来吸引和去除水中的污染物。在一组实验室实验中,他们发现黄秋葵、胡芦巴和罗望子中的聚合物能与微塑料粘附,聚集在一起并下沉,便于从水中分离。斯里尼瓦桑在美国化学学会2022年春季会议上谈到了在淡水和海水中成功展示植物提取物的情况。在研究的下一阶段,他们优化了黄秋葵和胡芦巴提取物在各种水类型中的处理过程。…