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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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科学家观察到液滴如何形成晶体,并发现了一种新的晶体类型

水晶——从糖和食盐到雪花和钻石——并不总是以简单的方式生长。研究人员现在捕捉到了这一从无定形球到有序结构的旅程。在探索水晶的形成过程中,研究人员还发现了一种之前未被识别的非凡棒状水晶,并将其命名为“Zangenite”,以纪念发现它的研究生。 水晶——从糖和食盐到雪花和钻石——并不总是以简单的方式生长。纽约大学的研究人员在《自然通讯》发布的新研究中捕捉到了这一从无定形球到有序结构的旅程。 在探索水晶如何形成的过程中,研究人员还发现了一种之前未被识别的非凡棒状水晶,并将其命名为“Zangenite”,以纪念发现它的纽约大学研究生。 从混乱中获得秩序 水晶是由粒子排列成重复模式的固体材料。这种自我组装的过程——正如研究人员所描述的“从混乱中编排秩序”——曾被认为遵循一种可预测的经典生长模式。但科学家们了解到,水晶的生长并不总是通过一个个构建块,而是可以通过更复杂的途径进行。…

重新审视围绕我们太阳系的星系区域:莱曼α辐射

NASA的新视野 spacecraft对Lyman-alpha发射的广泛观测导致了这个重要紫外波长的银河系首次地图,提供了一个新的视角来看围绕我们太阳系的星系区域。 NASA的新视野 spacecraft对Lyman-alpha发射的广泛观测导致了这个重要紫外波长的银河系首次地图,提供了一个新的视角来看围绕我们太阳系的星系区域。研究结果在由SwRI领导的新视野团队撰写的新研究中进行了描述。 “理解Lyman-alpha背景有助于揭示附近星系结构和过程,”SwRI的Randy…

一个长久隐藏的巨大分子云在太阳系附近被发现

天体物理学家发现了一个潜在的恒星形成云,这是天空中最大的单一结构之一,也是离太阳和地球最近的结构之一。科学家将这个分子氢云命名为“Eos”,灵感来自希腊神话中的黎明女神。 一个由新泽西州罗格斯大学的天体物理学家领导的国际科学团队发现了这个潜在的恒星形成云,这是天空中最大的单一结构之一,也是离太阳和地球最近的结构之一。 这个庞大的氢球,长期以来对科学家来说是不可见的,通过寻找其主要成分——分子氢而被揭示。这个发现标志着分子云首次通过在电磁波谱的远紫外线领域中发出的光被探测到,为进一步的探索开辟了道路。 科学家将这个分子氢云命名为“Eos”,灵感来自希腊神话中的黎明女神。他们的发现发表于《自然·天文学》期刊上的一项研究中。 “这为研究分子宇宙开辟了新的可能性,”领导该团队并参与研究的罗格斯大学艺术与科学学院物理与天文学系副教授布雷克斯利·伯克哈特说。伯克哈特还是纽约平面研究所计算天体物理中心的研究科学家。…

地球工程技术可以利用现有飞机冷却地球

一种冷却地球的技术,通过向大气中添加颗粒以反射阳光,并不需要开发特别的飞机,而可以利用现有的大型飞机来实现,根据一项新的建模研究。 一种冷却地球的技术,通过向大气中添加颗粒以反射阳光,并不需要开发特别的飞机,而可以利用现有的大型飞机来实现,根据由伦敦大学学院(UCL)研究人员主导的一项新的建模研究。 此前,大部分研究假设这种被称为平流层气溶胶注入的技术将在热带地区部署,因此需要能够在20公里或更高海拔飞行的特制飞机来注入颗粒。 在这项发表在《地球的未来》期刊上的新研究中,科学家们对不同气溶胶注入策略进行了模拟,得出的结论是,在极地地区13公里的高度添加颗粒可以显著冷却地球,尽管远没有在更靠近赤道的高海拔地区有效。波音777F等商业喷气机可以到达这一高度。 首席作者阿利斯泰尔·达菲(Alistair…

高空走钢丝:柔性机器人可以在陡峭的空中电缆上运送货物

研究人员创造了一种光驱动的软机器人,它可以沿着既定轨道在空中运输货物,类似于缆车或空中索道。该软机器人可以自主运行,能够以高达80度的角度攀爬斜坡,并能承载超过其自身重量12倍的负载。 研究人员创造了一种光驱动的软机器人,它可以沿着既定轨道在空中运输货物,类似于缆车或空中索道。该软机器人可以自主运行,能够以高达80度的角度攀爬斜坡,并能承载超过其自身重量12倍的负载。 “我们之前已经制造了可以快速在水中和坚固地面上移动的软机器人,但想探索一种能够在开放空间中通过空气运输物体的设计,”北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程副教授、这项工作的对应作者尹杰表示。“做到这一点最简单的方法就是遵循既定轨道——类似于您在山中看到的空中索道。我们现在已经证明这可能实现。” 这些软机器人由类似丝带的液晶弹性体制成,像旋转面条一样扭曲,然后在末端连接在一起形成一个类似手镯的环。这个“软环机器人”悬挂在一个轨道上,这个轨道可以是线、导线、电缆或其他材料。具体来说,环绕轨道的相同环形结构缠绕两到三次,这使得环以与轨道平行的角度悬挂。 当暴露在垂直于轨道的红外光时,吸收最多光的丝带部分会收缩。这会引发一种滚动运动:暴露在光中的丝带部分收缩,将“较凉”的丝带部分拉入光照中,那部分在第一部分冷却时会升温,导致这个循环一次又一次地重复。而随着软环的滚动,自身扭转,它会沿着轨道拉动自己。…

“你相信吗?”工程师用环保纳米铁加固木材

全球每年生产超过1815亿吨木材,一种新方法可能会彻底改变我们可持续建设的方式。研究人员通过一种简单、低成本的过程将红橡木与铁氢化物融合,在不增加重量或改变灵活性的情况下增强了木材的细胞结构——提供了一种耐用、环保的替代钢铁和混凝土的材料。处理过的木材保持其自然特性,但内部耐久性增加——为建筑、家具和地板提供了更环保的替代品。 科学家和工程师正在开发来自环保源(如植物废料)的高性能材料。一个关键成分,木质纤维素——存在于木材和许多植物中——可以轻松收集并化学改性以改善其特性。 通过使用这些化学变化,研究人员正在创造先进材料和设计可持续建筑的新方法。全球每年约生产1815亿吨木材,是最大的可再生材料来源之一。 来自佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的研究人员,以及来自迈阿密大学和橡树岭国家实验室的合作者,想弄清楚在纳米尺度上添加极硬矿物是否可以使木材细胞的壁更强——而不使木材变重、昂贵或对环境有害。很少有研究探讨处理过的木材在不同尺度上的表现,也没有成功通过将无机矿物直接融入细胞壁来增强整个木材的强度。 研究小组专注于一种特殊类型的硬木,称为环孔木,来自如橡树、枫树、樱桃和核桃等阔叶树。这些树木在木材中具有大型环形管道,负责将水从根部运输到叶子。为此研究,研究人员使用了红橡木,一种在北美常见的硬木,并通过简单的化学反应将铁化合物引入木材。通过将硝酸铁与氢氧化钾混合,他们创造了铁氢氧化物,一种常见于土壤和水中的铁氧化物矿物。…

突破性进展使燃料电池寿命延长至超过200,000小时,为清洁长途运输铺平道路

研究人员开发了一种新的催化剂设计,能够将预计的燃料电池催化剂寿命延长至200,000小时。这项研究标志着燃料电池技术在重型车辆(如长途拖车)中的广泛应用向前迈出了重要一步。虽然铂合金催化剂在历史上提供了优越的化学反应,但合金元素随着时间的推移而流失,降低了催化性能。重型车辆所需的电压循环进一步加速了这种降解。为了应对这一挑战,研究团队设计了一种耐用的催化剂架构,采用新颖的设计保护铂免受合金系统中通常观察到的降解影响。 对于必须在长途旅行中不进行频繁、耗时的充电停止的卡车和重型车辆而言,电池往往不足以满足需求。氢燃料电池——可以像传统汽油一样快速加注——提供了一个更清洁、更高效的替代方案。 现在,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员取得了突破,这可能显著延长这些燃料电池的使用寿命,使其成为更可行的清洁能源来源,帮助可持续的长途运输更接近现实。 由UCLA萨穆埃利工程学院的材料科学与工程教授黄宇(Yu Huang)主导,研究团队开发了一种新的催化剂设计,预计燃料电池催化剂的寿命可达到200,000小时,这几乎是美国能源部2050年目标的七倍。该研究发表在《自然纳米技术》(Nature…

新的研究打破了长期以来对小行星维斯塔的信念

数十年来,科学家们相信维斯塔(Vesta),我们太阳系小行星带中最大的物体之一,不仅仅是一个小行星。他们得出结论,维斯塔具有地壳、地幔和核心——这些是行星的基本特征。现在,新的研究将这一观点颠覆了。天文学家揭示维斯塔没有核心。这些发现令研究人员感到震惊,因为在此之前,他们认为维斯塔是一个从未成长为完整行星的原行星。 数十年来,科学家们相信维斯塔(Vesta),我们太阳系小行星带中最大的物体之一,不仅仅是一个小行星。他们得出结论,维斯塔具有地壳、地幔和核心——这些是行星的基本特征。 天文学家们研究它以寻找早期行星是如何形成的线索,以及地球在其婴儿期可能的样子。 现在,密歇根州立大学(Michigan State…

苏格兰十亿年前的撞击引发了关于陆地生命的问题

新的研究显示,一颗巨大的陨石大约在200百万年前撞击了苏格兰西北部,这一发现不仅改写了苏格兰的地质历史,还改变了我们对地球非海洋生命演化的理解。 新的课程研究显示,一颗巨大的陨石大约在200百万年前撞击了苏格兰西北部,这一发现不仅改写了苏格兰的地质历史,还改变了我们对地球非海洋生命演化的理解。 之前被认为发生在12亿年前的撞击形成了Stac Fada层,这是一层岩石,藏有地球古老过去的重要线索,包括陨石撞击可能对地球环境和生命的影响。 首席作者克里斯·柯克兰教授来自科廷大学的地球与行星科学学院前沿地质科学解决方案研究所,表示,研究团队利用微小的锆石晶体作为地质“时间胶囊”来对撞击进行日期确定,确认其发生在9.9亿年前。…

生成性人工智能掌握香气创作艺术

面对香水设计的挑战,东京科学研究所的研究人员开发了一种人工智能模型,可以根据用户定义的香味描述自动创建新的香水。该模型使用精油的质谱图谱和相应的气味描述生成新香水的精油混合物。这一突破对香水行业而言是一个游戏规则的改变,超越了试错法,能够快速且可扩展地生产香水。 设计新香水在香水、食品和家居产品等行业至关重要,在这些行业中,气味对产品的整体体验有显着影响。然而,传统的香水创作通常耗时且依赖于专业香水师的技能和专业知识。这个过程通常是具有挑战性和劳动密集型的,需要通过许多试错尝试来实现所需的气味。 为了自动化这个过程,东京科学研究所的高道纪教授领导的研究小组开发了一种名为气味生成扩散(OGDiffusion)的人工智能模型。该模型利用生成对抗网络,这是一种通过反转由现有数据提供的噪声过程来学习创建新内容的机器学习模型。这些模型已经在生成图像和文本方面得到广泛应用,研究小组将这一技术调整用于创建新香水。他们的研究成果于2025年3月27日发表在《IEEE Access》上。 该系统通过分析166种精油的化学特征(质谱数据),这些精油标记有九种气味描述(如“柑橘”或“木质”)。当用户指定所需的气味特征时,人工智能生成与这些描述相一致的相应化学特征(质谱)。然后,它使用一种称为非负最小二乘法的数学方法计算出复现该气味所需的精油混合比例。…

火星的火山历史与古代生命线索

研究人员利用NASA的“毅力号”探测器上的先进技术分析火星耶泽罗陨石坑的火山岩。他们的研究结果表明,导致地球上生命出现的一些火山过程早在火星上发生,这一发现为寻找红星球上古代生命的迹象迈出了令人惊叹的一步。 在一项由德克萨斯农工大学科学家共同署名的开创性研究中,研究人员揭示了火星耶泽罗陨石坑的地质历史的新见解,该地点是NASA的“毅力号”探测器的着陆地点。他们的发现表明,陨石坑的底部由多种富含铁的火山岩组成,为了解这个行星的遥远过去以及发现古代生命迹象提供了窗口。 德克萨斯农工大学文理学院的地球生物学和沉积地质学研究科学家迈克尔·泰斯博士,作为国际团队的一员,正在探索火星表面。他和他的合著者们将他们的发现发表在Science Advances上。 “通过分析这些多样化的火山岩,我们获得了对塑造火星这一地区的过程的宝贵见解,”…

下一代人工智能存储器中的隐藏机制

随着人工智能 (AI) 的不断进步,POSTECH(浦项科技大学)的研究人员发现了一项突破,可以使人工智能技术更快、更高效。 随着人工智能 (AI)…