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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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服务机器人的性别特征会影响客户决策

根据宾州州立大学酒店管理学院的一项新研究,具有男性特征的服务机器人在与一些决策能力较低的女性互动时可能更具说服力,而“大眼睛”和“丰腴脸颊”等“可爱”设计特征对男性和女性的影响则相似。 根据宾州州立大学酒店管理学院的研究,酒店行业可以利用服务机器人的性别特征来影响顾客的决策。 研究人员表示,具有典型男性特征的服务机器人在与决策能力较低的女性互动时可能更具说服力。研究团队还发现,机器人设计中的“可爱”特征(如大眼睛和丰腴脸颊)可能会减少机器人性别对说服力的影响,因为男性和女性顾客对具有这些“可爱”特征的机器人反应相似。 本研究由宾州州立大学的博士研究生 Lavi…

人工智能在推动生物多样性保护方面具有未开发的潜力

一项新的研究表明,使用人工智能(AI)迅速分析大量生物多样性数据可能会通过使科学家和政策制定者做出更明智的决策来彻底改变保护工作。 来自麦吉尔大学研究人员的一项新研究表明,使用人工智能(AI)迅速分析大量生物多样性数据可能会通过使科学家和政策制定者做出更明智的决策来彻底改变保护工作。 这是计算机科学家、生态学家与国际研究团队合作的成果,该综述发表在《自然评论生物多样性》中,探讨了七个“全球生物多样性知识缺口”,即我们对物种及其分布和相互作用的了解的不足。 研究的首席作者、麦吉尔大学生物系助理教授劳拉·波洛克(Laura Pollock)表示:“问题在于我们仍然没有关于自然的基本信息,这使我们无法知道如何保护它。”…

燃料电池回收的突破将“永恒化学物质”转变为可再生资源

一种利用声波分离回收材料的新技术可以帮助防止潜在有害化学物质渗入环境。 一种利用声波分离回收材料的新技术可以帮助防止潜在有害化学物质渗入环境。 莱斯特大学的研究人员在燃料电池回收方面取得了重大突破,推进了高效分离催化剂材料和氟化聚合物膜(PFAS)与催化剂涂层膜(CCMs)之间的技术。 这一发展解决了PFAS所带来的重要环境挑战——这些化学物质通常被称为“永恒化学物质”,已知会污染饮用水,并对健康产生严重影响。皇家化学学会呼吁政府采取干预措施,以降低英国水供应中的PFAS水平。 燃料电池和水电解槽是氢能动力系统的基本组成部分,为汽车、火车和公交车提供动力,依赖于含有珍贵铂族金属的CCMs。然而,催化剂层与PFAS膜之间的强粘附使得回收变得困难。莱斯特大学的研究人员开发了一种可扩展的方法,通过有机溶剂浸泡和水超声波处理有效地分离这些材料,彻底改变了回收过程。…

NASA的NICER绘制了重复宇宙碰撞的碎片图谱

天文学家利用来自NASA的NICER(中子星内部组成探测器)和其他任务的数据,首次探测到巨型黑洞附近重复X射线爆发的物理环境。 科学家们最近才遇到这一类X射线闪光,称为QPEs或准周期性喷发。天文学家给一个系统起名为Ansky,它是第八个被发现的QPE来源,并且产生了迄今为止观察到的最强烈的爆发。Ansky在时间和持续时间上也创下记录,喷发约每4.5天一次,持续大约1.5天。 “这些QPE是神秘且极具趣味的现象,”麻省理工学院研究生Joheen Chakraborty说。“最吸引人的方面之一是它们的准周期性特征。我们仍在开发了解QPE成因所需的方法论和框架,而Ansky的异常特性正帮助我们改善这些工具。” Ansky的名字来源于ZTF19acnskyy,这是2019年观察到的一个可见光闪光。它位于距离我们大约3亿光年的处女座一个星系中。这个事件是第一反馈出可能发生异常现象的迹象。…

发展与农业对饮用水质量构成风险

将森林土地转变为城市开发或农业用途可能会在靠近溪流或河流源头时对水质带来风险。本研究检查了来自中查塔霍奇流域15个水处理厂的数据,以建模未来几十年四种潜在土地利用情景的影响。 一项来自北卡罗来纳州立大学研究人员的新研究发现,靠近溪流的森林转变为城市开发或农业可能对下游水质产生有害影响,带来健康隐患并增加水处理成本。 使用名为土壤和水评估工具的模型,研究人员绘制了乔治亚州和阿拉巴马州中查塔霍奇流域15个水取水点的当前和预计未来四种土地利用情景的影响。通过结合一系列潜在的社会经济结果和气候变化模型,研究人员探讨了几种潜在的土地利用变化情景,以预测其对水质的影响。 研究共同作者、北卡罗来纳州立大学自然资源学院副教授凯瑟琳·马丁表示,在森林覆盖被转变为其他土地利用的模型中,水质受到了影响。 “就我们长期数据所涵盖的水质方面而言,两个最大的因素是氮水平和水中的沉积物量。查看这两项,在森林覆盖减少的地方,我们看到这两项都在增加,”她说。“这两者对饮用水质量都是有害的,并且它们需要更多的过滤。”…

实验量子通信网络

研究人员最近通过两根光纤将其校园连接起来,建立了一个实验性的量子通信网络。 罗彻斯特大学和罗彻斯特理工学院的研究人员最近通过两根光纤将其校园连接起来,建立了一个实验性的量子通信网络。在最近发表在Optica Quantum的论文中,科学家们描述了罗彻斯特量子网络(RoQNET),该网络使用单光子在常温下沿光纤线路传输信息,传输距离约为11英里。 量子通信网络有潜力大幅提高信息传输的安全性,使信息变得不可能被克隆或在未被检测的情况下拦截。量子通信使用的是量子位,或称量子比特(qubits),它们可以通过原子、超导体,甚至是在像钻石等材料中的缺陷来物理创建。然而,光子 -…

人工智能工具如何提高制造工人的安全和产品质量

最近的人工智能进展主要集中在文本上,但人工智能在其他领域,包括制造和服务行业,越来越显示出潜力。根据一项新研究,针对性的人工智能改进可以提高产品质量和工人安全。 这项研究发表在《信息融合》上,探讨了一类能够处理多种输入和推理的人工智能工具如何影响未来的工作。这些工具,包括ChatGPT,称为多模态大型语言模型。尽管大多数关于人工智能和工作的研究集中在办公室工作上,但这项新研究考察了生产工作环境,在这些环境中,人工智能的好处可能看起来不那么明显。 圣母大学的研究人员与印第安纳州的焊接专家合作,收集了这项研究所需的图像,这些专家来自埃尔克哈特地区职业中心、普利茅斯高中、南本德职业学院、管道工和管道安装工地方工会172和艾维技术社区学院,他们利用了通过圣母大学iNDustry Labs开展的工作所建立的关系。北印第安纳州是美国制造业工作的最高浓度地区之一,iNDustry Labs与该地区80多家公司合作,完成了超过200个项目。…

其他形状的音乐三角形会发出同样悦耳的声音吗?

研究人员捕捉了音乐三角形周围的声场。他们想了解三角形乐器的物理特性,测试关于三角形形状贡献的假设,并通过声波的图片清晰记录。通过声光成像研究声振动模式的详细特征,团队发现了共振可能在三角形的半开放空间中发生的结果。 三角形是一种由金属杆弯曲成三角形状的小乐器,在一个角落是开放的。尽管体积小,其声音却很独特,具有多个泛音和非谐共振。但是什么导致了这个令人惊讶的强大声音呢? “三角形乐器产生迷人而优美的音调,引发了关于音乐与物理之间联系的深刻而深远的问题,”作者田川里沙子说。“光学声测量直到现在只应用于有限的对象。通过首次观察三角形的声场,我们捕捉到了以前通过麦克风观察未曾探索的现象。” 在本周发表在《JASA Express…

大鰩是否受益于集体运动?

研究人员模拟了魔鬼鱼群体的运动,以研究群体动力学如何影响它们的推进,研究了三只魔鬼鱼的不同阵型:串联、前方一只魔鬼鱼带领两只后方的三角队形,以及一种反向三角配置,其中一只魔鬼鱼在另外两只后面。他们发现,串联阵型仅显著提高了中间魔鬼鱼的推进,而这两种三角阵型的整体效率相较于单只游泳者则有所下降。这些发现可以帮助优化水下车辆的阵型。 从鸟群飞行到鱼群游动,许多生物系统都表现出某种类型的集体运动,通常是为了提高性能和节省能量。与其他游泳者相比,魔鬼鱼特别高效,其大的纵横比有助于在产生升力时降低阻力。这些特性使它们的集体运动在复杂的水下操作中尤为相关。 为了理解它们的群体动力学如何影响推进,中国西北工业大学(NPU)和NPU宁波研究院的研究人员模拟了魔鬼鱼群体的运动,并在AIP Publishing的《流体物理学》上发布了研究成果。 “随着水下作业任务变得更加复杂,通常需要多个水下车辆进行群体操作,因此有必要从生物体的群体游泳中汲取灵感,以指导水下车辆的阵型,”作者高鹏程说道。“魔鬼鱼的形状及其推进性能对于仿生学具有重要价值。”…

科学家发现了一种将玉米废料转化为低成本生物燃料糖的新方法

科学家们发现了一种从玉米秸秆和其他作物废弃物中生产糖的新方法,可能为可持续生物燃料开辟了一条新路径。 华盛顿州立大学的科学家们发现了一种从玉米秸秆和其他作物废弃物中生产糖的新方法,可能为可持续生物燃料开辟了一条新路径。 在新近发表的Bioresource Technology中,他们的实验过程使用基于亚硫酸氨的碱性盐将玉米秸秆——剩余的玉米秸秆、外壳和其他残留物——转化为低成本的糖,供生物燃料和生物产品生产,使得这个过程的经济可行性更强。 华盛顿州立大学生物系统工程系教授、该研究的主要研究员杨斌说:“便宜的糖是基于可再生生物质生产燃料和有用产品的新技术实现商业成功的关键。”…

新的银质量使我们在理解反 neutrino 质量上更进一步

中微子和反中微子是具有小但未知质量的基本粒子。芬兰于韦斯库莱大学的加速器实验室的高精度原子质量测量表明,银-110同位素的β衰变具有很强的潜力用于确定电子反中微子的质量。该结果为未来的反中微子实验铺平了道路。 中微子和反中微子是具有小但未知质量的基本粒子。芬兰于韦斯库莱大学的加速器实验室的高精度原子质量测量表明,银-110同位素的β衰变具有很强的潜力用于确定电子反中微子的质量。该结果为未来的反中微子实验铺平了道路。 中微子及其反中微子的质量是物理学中的一个重大未解之谜。中微子是粒子物理标准模型中的基本粒子,并在自然界中非常常见。它们可以由太阳中的核反应产生。每秒,数万亿的太阳中微子穿过我们。 “它们的质量测定将非常重要,”来自于韦斯库莱大学的安努·坎凯宁教授说。“理解它们可以让我们更好地了解宇宙的演变。” 理解电子反中微子的一条途径…

手风琴效应使石墨烯可伸缩

石墨烯是一种“奇迹材料”:在机械上极其强大,并具有很高的电导性,适合相关应用。通过一种独特的方法,维也纳大学的物理学家在雅尼·科塔科斯基的领导下,首次通过像手风琴一样使石墨烯波动,大幅提高了其可拉伸性。这为需要特定可拉伸性的新的应用铺平了道路(例如可穿戴电子设备)。 石墨烯是一种“奇迹材料”:在机械上极其强大,并具有很高的电导性,适合相关应用。维也纳大学的物理学家在雅尼·科塔科斯基的领导下,首次通过一种全球独特的方法使石墨烯大幅提高了可拉伸性,使其像手风琴一样波动。这为需要特定可拉伸性的新的应用铺平了道路(例如可穿戴电子设备)。与维也纳科技大学的合作揭示了这一现象的确切机制,并发表在期刊物理评论快报上。 2004年首次实验性证据表明石墨烯建立了一类全新的材料,所谓的二维(2D)固体。它们的名字源于它们只有一层原子厚,这使得它们具有各种应用领域的奇异材料特性。例如,石墨烯因其巨大的电导性而脱颖而出,但它也非常坚硬。这种极端的刚度是材料中原子蜂窝状排列的结果。直观上,去除材料中的一些原子及其键结合应该会导致刚度下降。然而,科学研究报告了轻微的下降以及显著的增加。 这些矛盾现在通过维也纳大学雅尼·科塔科斯基领导的小组的研究人员进行的新测量得到了澄清。实验是在共享相同超洁净无空气环境的最新设备中进行的。这使得在不同设备之间运输样品,而不暴露在环境空气中。“我们在维也纳大学开发的这种独特系统使我们能够在没有干扰的情况下检查2D材料,”雅尼·科塔科斯基解释道。研究的第一作者瓦尔·朱迪补充道:“这是第一次在石墨烯与环境空气及其所含的外部颗粒完全隔离的情况下进行这种实验。如果没有这种分离,这些颗粒会迅速沉积在表面,影响实验过程和测量。” 事实上,对材料表面细致清洁的关注导致了所谓的手风琴效应的发现,与石墨烯的刚度有关:仅仅去除两个邻近的原子就会导致最初平坦的材料出现明显的隆起。多个隆起共同导致材料的波纹:“你可以把它想象成一只手风琴。当被拉开时,波动的材料现在变平,这需要的力远低于拉伸平面材料,因此它变得更加可拉伸,”瓦尔·朱迪解释道。维也纳科技大学的理论物理学家瑞卡·萨斯基亚·温迪施和弗洛里安·利比希进行的模拟确认了波的形成和由此产生的可拉伸性。…