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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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你有没有想过为什么有些流星雨如此不可预测?

为什么彗星及其流星体流会在地球轨道内外穿梭,且它们的轨道会随着时间而扩散?研究人员表明,这不是由于行星的随机引力,而是来自一个移动的太阳的推动。 为什么彗星及其流星体流会在地球轨道内外穿梭,且它们的轨道会随着时间而扩散?在这周发表在期刊《Icarus》上的一篇论文中,两个SETI研究所的研究人员表明,这不是由于行星的随机引力,而是来自一个移动的太阳的推动。 “与普遍观念相反,太阳系中的一切并不是都在绕着太阳旋转,”主要作者、SETI研究所科学家斯图尔特·皮洛兹(Stuart Pilorz)说,“而是太阳和行星都绕着它们的共同质心运动,科学上称之为太阳系质心。” 太阳系质心是传说中希腊神话中的阿特拉斯(Atlas)用手指来平衡太阳和行星质量的点。所有行星围绕这个质心旋转,太阳也是如此。…

由于全球变暖,假期航班可能承载更少的乘客

到2060年代,某些跑道较短的机场可能需要在夏季月份将其最大起飞重量减少相当于每次航班约10名乘客。由于气候变化导致气温上升,未来几十年内,欧洲机场的飞机可能需要减少乘客人数。 雷丁大学的科学家研究了更热的空气如何影响飞机在30个欧洲机场起飞时的性能。当空气变得更温暖时,它变得不那么密集,使得飞机更难产生升力,这是一种使它们能够飞行的力量。 这项发表在《航空航天》杂志上的研究,集中在空中客车A320这款常用于欧洲短途和中途航班的飞机上。到2060年代,某些跑道较短的机场可能需要在夏季月份将其最大起飞重量减少相当于每次航班约10名乘客。 雷丁大学的首席作者乔尼·威廉姆斯博士表示:“全球变暖对全球的人们和企业产生了影响,我们现在展示了气候变化可能增加您夏季假期成本的一种方式。飞往西班牙、意大利或希腊的航班可能会变得更贵,因为航班上的乘客变少。” “炎热的夏季日子里,小型机场需要减少重量的情况将变得更加常见。我们的研究表明,曾在夏季发生约一天的情况,到2060年代可能会每周发生3到4天。”…

“宇宙无线电”有可能在15年内发现暗物质

科学家们设计了一种“宇宙无线电”探测器,预计在15年内可以发现暗物质。 科学家们设计了一种“宇宙无线电”探测器,预计在15年内可以发现暗物质。 今天在《自然》期刊上发布的研究中,伦敦国王学院、哈佛大学、加州大学伯克利分校等科学家们分享了他们认为可能是迄今为止最准确的暗物质探测器的基础。 暗物质是一种不可观测的物质形式,可能占据宇宙质量的85%,但科学家们不确定它究竟是什么。 轴子是暗物质的主要候选者之一。这些是微小的、弱相互作用的粒子,可能存在于宇宙中——负责一些尚无法解释的空间引力效应。…

血管内成像可以改善高风险钙化冠状动脉疾病患者复杂支架置入手术的结果

一项新的研究可能会导致这种影像技术的更广泛使用,以改善生存率并预防并发症。 在复杂的支架植入过程中,使用血管内影像(IVI)来指导支架的植入对于患有严重钙化冠状动脉疾病的患者来说,比常用的血管造影技术更安全、更有效。 这是对两种方法在经皮冠状动脉介入(PCI)中进行比较的最大临床试验的发现。“ECLIPSE”试验的结果于3月31日星期一在位于芝加哥的美国心脏病学会科学会议(ACC.25)的快速临床试验会议上公布。这些结果可能会改变高风险患者的治疗选择。 “ECLIPSE试验表明,使用IVI来指导严重钙化病变的冠状动脉支架植入可以防止死亡、支架血栓形成和计划外的重复操作,在这一高风险患者群体中具有显著效果。这些结果加强了近期美国和欧洲学会指南中对于在复杂冠状动脉支架手术中应常规使用光学相干断层扫描(OCT)或血管内超声(IVUS)进行的血管内影像的强烈推荐,”首席作者Gregg W.…

在木星上,满是泥球

的高尔夫球。因此,当这些“泥球”在暴风雨中落下时,它们将水和氨的混合物释放到气氛中,造成氨气的去除。 这项发现表明,木衛二(Europa)和其他木星的卫星也可能会受到类似的过程影响。这为我们理解这些卫星上可能存在的潜在宜居环境提供了重要见解。 总之,这项研究为木星的气候提供了新的视角,展示了其天气系统的复杂性和深度。未来的研究将继续探讨这些现象,以更深入地理解气体巨行星的大气以及其演变。这些软球可以以3比1的比例捕获大量的水和氨。由于它们的大小和重量,它们会深深下沉到大气中——远低于风暴开始的地方,携带着氨。这有助于解释为什么氨似乎在高层大气中缺失:它被拖下来并隐藏在行星的深处,在那里留下微弱的信号,可以通过射电望远镜观察到。 然而,这一过程依赖于一些特定条件。风暴需要有非常强的上升气流,约为每秒100米,而泥浆颗粒必须迅速与氨混合并生长到足够大以便在下落中存活。 “泥浆球之旅实际上是从云层下方约50到60公里处作为水滴开始的。水滴会迅速被抬升到云层顶部,在那里冻结,然后下落超过一百公里进入行星,开始在下面蒸发并沉积物质,”莫克尔说。“因此,你基本上有一个奇怪的系统,从云层下方触发,一直到达大气层顶部,然后深沉到行星内部。”…

可扩展的石墨烯膜:碳捕集的飞跃

科学家们开发了一种可扩展的方法来生产有效分离二氧化碳的多孔石墨烯膜。这一突破可能显著降低碳捕集技术的成本和占地面积。 从工业排放中捕捉二氧化碳(CO₂)对于应对气候变化至关重要。但目前的方法,如化学吸收,成本高且能耗大。科学家们一直将石墨烯——一种原子薄、超强的材料——视为气体分离的有前景替代品,但制造大面积、高效的石墨烯膜一直是一个挑战。 现在,洛桑联邦理工学院(EPFL)的一组团队,在库马尔·阿格拉瓦尔教授的领导下,开发了一种可扩展的技术,创建能够选择性过滤气体混合物中二氧化碳的多孔石墨烯膜。他们的方法降低了生产成本,同时提高了膜的质量和性能,为碳捕集及其他领域的实际应用铺平了道路。 石墨烯膜在气体分离方面表现优异,因为它们可以用适合的孔径进行工程设计,让CO₂通过,同时阻止氮等较大分子。这使得它们非常适合从发电厂和工业流程中捕获CO₂排放。但有一个问题:以有意义的规模生产这些膜一直很困难且成本高昂。 目前大多数方法依赖于昂贵的铜箔来生长制造膜所需的高质量石墨烯,并且需要精细的处理技术,这往往会引入裂纹,降低膜的效率。挑战在于找到一种经济实惠且可重复的方式来创建大面积的高质量石墨烯膜。…

让海水淡化更环保:新膜可能有助于消除盐水废物

海水淡化厂是干旱地区主要且不断增长的淡水来源,利用电力和密歇根大学的新膜可以产生更少的有害废物。 海水淡化厂可以通过新膜帮助最小化或消除将海水转化为饮用水的副产品盐水废物。今天,液态盐水废物储存在水池中,直到水分蒸发,留下固体盐或可以进一步加工的浓盐水。但盐水需要时间来蒸发,这为污染地下水提供了充足的机会。 空间也是一个问题。每生产一升饮用水,典型海水淡化厂会产生1.5升盐水。根据联合国的一项研究,全球每天产生超过370亿加仑盐水废物。当蒸发池的空间不足时,海水淡化厂将盐水注入地下或倾倒入海洋。盐水平升高可能对海洋生态系统造成伤害。 “海水淡化行业迫切需要更好的解决方案,”密歇根大学化学工程助理教授、今日发表在《自然化学工程》上的研究对应作者乔万·卡姆切夫说。“我们的技术可以帮助海水淡化厂在减少废物的同时使用更少的能源,变得更加可持续。” 为了消除盐水废物,海水淡化工程师希望浓缩盐分,使其能够在工业槽中轻易结晶,而不是占地超过一百英亩的水池。分离出的水可以用于饮用或农业,而固体盐则可以收集用于有用的产品。海水不仅含有氯化钠——也就是食盐——还有锂(用于电池)、镁(用于轻合金)和钾(用于肥料)等有价值的金属。…

公民科学可以信任吗?新研究表明可以信任鸟类数据

平台如 iNaturalist 和 eBird 鼓励人们观察和记录自然,但它们收集的生态数据有多准确?一项新的研究表明,iNaturalist…

人工智能找到观察宇宙中最极端事件的新方法

极端宇宙事件,例如碰撞的黑洞或恒星爆炸,会在时空中引起涟漪,即所谓的引力波。它们的发现为我们打开了通向宇宙的新窗口。要观察这些引力波,需要超精确的探测器。设计这些探测器仍然是人类面临的一项重大科学挑战。研究人员一直在探索如何让人工智能系统在不可思议的广阔设计空间中寻找全新的解决方案。 极端宇宙事件,例如碰撞的黑洞或恒星爆炸,会在时空中引起涟漪,即所谓的引力波。它们的发现为我们打开了通向宇宙的新窗口。要观察这些引力波,需要超精确的探测器。设计这些探测器仍然是人类面临的一项重大科学挑战。 马普光学科学研究所(MPL)的研究人员一直在探索如何让人工智能系统在不可思议的广阔设计空间中寻找全新的解决方案。研究结果最近发表在《物理评论X》期刊上。 一个多世纪前,爱因斯坦理论上预测了引力波。由于开发所需探测器的极端复杂性,它们只能在2016年被直接探测到。MPL的“人工科学家实验室”研究组负责人马里奥·克伦(Dr. Mario…

可解释的人工智能在船舶导航中提高信任度,减少人为错误

一个团队开发了一种可解释的人工智能模型,用于船只之间的自动避免碰撞。 泰坦尼克号于113年前的4月14-15日沉没,撞上了冰山,人为错误可能导致船只驶入那些危险的水域。今天,基于人工智能的自动化系统可以帮助船只避免这种事故,但这样的系统能否向船长解释它为何以某种方式操控? 这就是可解释人工智能的想法,它应该帮助人类更信任自动化系统。来自大阪都市大学工程研究生院的研究人员开发了一种可解释的人工智能模型,该模型量化了特定区域内所有船只的碰撞风险,这是一个重要特征,因为主要海上航道越来越拥挤。 研究生吉冈仁志和教授桥本宏忠创建了这个人工智能模型,使其能够解释其决策的依据和行为背后的意图,使用碰撞风险的数值表示。 “通过能够解释基于人工智能的自主船舶航行的判断依据和行为意图,我认为我们可以赢得海事工作人员的信任,”桥本教授表示。“我也相信这项研究可以为无人船的实现做出贡献。”…

一种优雅的单自旋检测方法,利用光电压

含有某些光学活性缺陷的钻石可以用作高度敏感的传感器或量子计算机的量子比特,其量子信息存储在这些颜色中心的电子自旋状态中。然而,自旋状态必须通过光学读取,这在实验上往往复杂。现在,一个团队开发了一种优雅的方法,利用光电压检测这些缺陷的单个和局部自旋状态。这可能导致量子传感器更紧凑的设计。 含有某些光学活性缺陷的钻石可以用作高度敏感的传感器或量子计算机的量子比特,其量子信息存储在这些颜色中心的电子自旋状态中。然而,自旋状态必须通过光学读取,这在实验上往往复杂。现在,HZB的一个团队开发了一种优雅的方法,利用光电压检测这些缺陷的单个和局部自旋状态。这可能导致量子传感器更紧凑的设计。 固体中的缺陷往往是不受欢迎的,但它们也可以提供美妙的新机会,例如在钻石中:这里可以引入氮空位中心(NV中心),其自旋状态可以通过微波进行操控。然后,可以使用光来读取单个自旋的信息。这使得掺氮的钻石不仅适合用作高度敏感的传感器,还适合用作量子计算机的量子比特。 到目前为止:光学检测 然而,要确定每个单独自旋的状态,必须测量从颜色中心发射的光子(携带自旋)。由于自旋翻转时仅发射单个光子,因此信号非常微弱,导致检测所需的实验设置复杂。…

足球中大多数进球来自首次触球射门

一位研究人员分析了足球守门员面临的最常见情况。其目的是汇编数据以便更有效地设计训练。该研究强调了练习产生的挡球和首次触球射门的重要性。研究人员马克尔·佩雷斯分析了足球守门员面临的最常见情况。其目标是汇编数据以便更有效地设计训练。这项工作强调了练习产生的挡球和首次触球射门的重要性。这项与埃瓦尔足球俱乐部共同进行的研究在学术领域中是创新的。 在阿拉瓦教育与体育学院,正在研究如何使守门员训练更有效。第一项从守门员的角度分析足球射门的学术研究刚刚发表。“我们想探索守门员面临的真实情况,以便优化训练。否则,守门员可能会为较不频繁的情况做准备,从而导致对最常见情况的训练不够。必须有一些顶级球队已经掌握这些信息,但我们的科学研究让数据对大家都可用,”马克尔·佩雷斯解释道。 UPV/EHU的研究人员与SD Eibar的守门员教练阿卡伊茨·克雷斯波和琼·扎巴拉合作。他们检查并统计分析了2019-2020赛季西班牙甲级联赛中的179场比赛。具体来说,分析了2238次针对15名守门员的射门,并观察了16个特定变量:球的方向、射门者用身体的哪一部分击打球、射门的距离和区域、守门员为阻止进球所做的动作等等。 从对所有这些因素的分析可以推断出,最危险的进球射门是首次触球的射门:“我们发现,大约75%的进球是通过这种方式进行的。这些都是快速、难以预测的动作,反应时间较少。守门员没有足够的余地在场上正确站位或适当地激活自己的身体。因此,设计针对这种射门类型的训练课程将是一个好主意,”佩雷斯说。…