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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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微小柔软的机器人展现出作为救生者的潜力

一款小型、柔软、灵活的机器人能够在地震废墟中爬行寻找被困的幸存者,或在人体内部传递药物,可能看起来像科幻小说,但一个国际团队正在通过将柔性电子与磁控制运动结合,开创这种适应型机器人的先河。 一款小型、柔软、灵活的机器人能够在地震废墟中爬行寻找被困的幸存者,或在人体内部传递药物,可能看起来像科幻小说,但一个国际团队由宾州州立大学的研究人员领导,正在通过将柔性电子与磁控制运动结合,开创这种适应型机器人的先河。 软机器人与传统的刚性机器人不同,它们由灵活的材料制成,模仿生物体的运动。这种灵活性使它们能够在狭小的空间中完美导航,例如灾区的残骸或人体内复杂的通道。然而,将传感器和电子元件整合到这些灵活系统中,给研究人员带来了重大挑战,宾州州立大学工程科学与力学的詹姆斯·L·亨德森纪念副教授 Huanyu "Larry"…

研究人员展示了英国首个超安全量子网络长距离通信

研究人员成功展示了英国首个长距离超安全数据传输,通过量子通信网络,包括英国首次长距离量子安全视频通话。 研究人员成功展示了英国首个长距离超安全数据传输,通过量子通信网络,包括英国首次长距离量子安全视频通话。 该团队来自布里斯托大学和剑桥大学,创建了一个利用标准光纤基础设施的网络,但依赖于多种量子现象来实现超安全的数据传输。 该网络使用了两种量子密钥分发 (QKD)…

医疗中的人工智能是否公平?

随着人工智能(AI)迅速融入医疗保健,埃因霍温医学院的研究人员的一项新研究显示,所有生成性AI模型可能根据患者的社会经济和人口背景为相同的医疗状况推荐不同的治疗方案。 随着人工智能(AI)迅速融入医疗保健,埃因霍温医学院的研究人员的一项新研究显示,所有生成性AI模型可能根据患者的社会经济和人口背景为相同的医疗状况推荐不同的治疗方案。 他们的发现详细记载在2025年4月7日的《自然》医学在线期刊上,强调了早期发现和干预的重要性,确保AI驱动的护理对所有人都是安全、有效和适当的。 作为调查的一部分,研究人员在1000个急诊病例上对九种大型语言模型(LLMs)进行了压力测试,每个病例以32种不同的患者背景进行复制,生成超过170万个AI生成的医疗建议。尽管临床细节相同,但AI模型有时会根据患者的社会经济和人口特征调整他们的决定,影响关键领域如分诊优先级、诊断测试、治疗方法和心理健康评估。 “我们的研究提供了AI保证的框架,帮助开发者和医疗机构设计公平可靠的AI工具,”共同高级作者、埃因霍温医学院Windreich人工智能与人类健康系的生成性AI主任Eyal…

聊天机器人将计算化学带给非专家

一个网络平台使用聊天机器人,使任何化学家,包括本科化学专业的学生,都能通过聊天配置和执行复杂的量子力学模拟。 先进的计算软件通过自动化运行分子模拟的许多过程,简化了量子化学研究。然而,这些软件包的复杂设计常常限制了它们的使用,仅限于经过专门计算技术培训的理论化学家。 埃默里大学开发的新网络平台通过一个用户友好的聊天机器人克服了这一限制。 聊天机器人引导非专家通过多步骤流程设置分子模拟并可视化溶液中的分子。它使任何化学家,包括本科化学专业的学生,都能通过聊天配置和执行复杂的量子力学模拟。 这个免费、公开可用的平台——称为AutoSolvateWeb,主要在云基础设施上运行,进一步扩大了对复杂计算研究工具的访问。…

研究人员发现塑料为何会释放出危险碎片

世界上到处都是数万亿个微观和纳米级的塑料碎片。这些碎片可以比病毒还小——恰好能干扰细胞,甚至改变DNA。研究人员几乎在他们所调查的每个地方都发现了这些塑料,从南极的雪到人类的血液。在一项新的研究中,科学家们划分了导致这些小碎片大量脱落的分子过程。 自75年前投入市场以来,塑料已经无处不在——据推测,纳米塑料也是如此。事实证明,使塑料强韧和灵活的特性也使其容易形成纳米塑料——这一点适用于75-80%被称为半晶态聚合物的所有塑料。哥伦比亚工程学院的化学工程教授Sanat Kumar、Michael Bykhovsky和Charo Gonzalez-Bykhovsky领导了这项研究工作。…

白蚁藏匿者:研究揭示船只是全球白蚁扩散的完美载体

一项研究显示,白蚁并不是仅仅通过自然过程传播,这表明人类可能在不知情的情况下通过私人船只帮助它们“征服世界”。 当你想到白蚁时,你可能并不想象它们在游艇、客舱游船、帆船或其他漂浮在海洋中的水上交通工具上。 佛罗里达大学的一位科学家的新研究揭示,白蚁并不是仅仅通过建立新巢穴的自然过程传播,这表明人类可能在不知情的情况下通过私人船只帮助它们“征服世界”。 这项研究由佛罗里达大学/佛罗里达农业与机械大学劳德代尔堡研究与教育中心的城市昆虫学副教授托马斯·肖万克主导,阐明了船只在如福尔摩沙地下白蚁、亚洲地下白蚁和西印度干木白蚁等破坏性入侵白蚁物种在全球传播中的作用。 “白蚁对于房主来说是一个大问题,因为它们可以损坏结构中的木材并侵扰树木。然而,越来越多的城市面临白蚁损害的风险,因为一些入侵的白蚁物种在世界许多新地区继续传播,”肖万克说。“它们持续成功扩散入侵白蚁并不是它们自己的成就:我们让它们更容易征服世界,而私人船只是最终的载体。”…

土星的卫星泰坦可能存在生命,但仅有微量,研究发现

尽管土星最大的卫星泰坦拥有独特丰富的有机分子库存,但根据一项使用生物能量模型的研究,如果这颗卫星上存在生命,可能只能支持极微小的生物量。 泰坦,土星最大的卫星,是一个奇异的外星世界。被液态甲烷的河流和湖泊覆盖,冰冷的巨石和如烟灰般的“沙丘”,其地形长久以来吸引着科学家的关注,并引发了关于生命形式是否潜藏在这颗卫星浓厚朦胧大气层下的推测。 一个国际研究团队,由阿尔伯塔大学生态与进化生物学系的安东宁·阿夫霍尔德和哈佛大学地球与行星科学系的彼得·希金斯共同领导,着手开发在泰坦上可能存在的生命样态的现实场景,研究生命最有可能发生的地方以及可能存在多少生物量。 “在我们的研究中,我们关注泰坦相较于其他冰卫星的独特之处:其丰富的有机成分,”阿夫霍尔德说,他是一名博士后研究员。 通过生物能量建模,团队发现泰坦的地下海洋,深度估计大约为300英里,可能支持消费有机材料的生命形式。发表在《行星科学期刊》上的他们的研究得出结论,虽然泰坦可能庇护简单的微观生命,但它可能整体上只能支持几磅的生物量。…

如果我们在寻找地球之外生命的过程中一无所获怎么办?

如果我们花费几十年建造先进的望远镜来搜索其他行星上的生命,却一无所获,会怎么样?一项由苏黎世联邦理工学院的研究人员主导的最新研究探讨了即使我们未能探测到生命或适居性迹象,仍然可以了解到关于宇宙中生命的哪些信息。通过使用先进的统计建模,研究团队试图探索科学家应观察和理解多少颗系外行星,才能在宣布地球以外的生命是普遍存在还是罕见之前做出判断。 如果我们花费几十年建造先进的望远镜来搜索其他行星上的生命,却一无所获,会怎么样?一项由苏黎世联邦理工学院的研究人员主导的最新研究探讨了即使我们未能探测到生命或适居性迹象,仍然可以了解到关于宇宙中生命的哪些信息。通过使用先进的统计建模,研究团队试图探索科学家应观察和理解多少颗系外行星,才能在宣布地球以外的生命是普遍存在还是罕见之前做出判断。 “即使只有一个积极的检测结果也会改变一切——但在此之前,我们需要确保从我们不发现的事物中尽可能多地学习。”安格豪森(Angerhausen)表示。 无结果的挑战 在科学中,有时即使没有发现某样东西,也能带来重要的见解。当科学家搜索系外行星上的生命时,他们通常会关注一些特定的特征,例如可能表明生物活动的水或气体(如氧气和甲烷)的迹象。但是,如果科学家没有找到这些特征,会发生什么?我们还能否了解到宇宙中生命可能有多普遍的有意义信息?…

研究人员改进了支撑食品到燃料产品的化学反应

一种对一系列商业和工业产品至关重要的化学反应可能很快会以更有效和更便宜的方式启动,这要归功于包括俄勒冈州立大学工程学院研究人员在内的合作。 这项发表在《自然》杂志上的研究涉及氢化反应——将双原子氢分子 H2 添加到其他化合物中。 “氢化是一种关键的多样化反应,用于制造食品产品、燃料、大宗化学品和制药产品,”化学工程副教授冯振兴说道。“然而,为了使该反应经济可行,通常需要催化剂,如钯或铂,以提高其反应速率,从而降低成本。”…

电化学方法支持氮循环经济

想象一个工业废物不仅被减少,还被转化为有用的东西的世界。这种循环经济已经在碳领域取得了进展。现在,圣路易斯华盛顿大学的能源、环境与化学工程研究人员开发了一种有前途的方法,将有害的一氧化氮(NO),一种酸雨的关键成分,转化为有价值的硝酸,这在从肥料生产到金属加工的日常应用中都有使用。 这种新方法将氮废物转化为有价值的化学产品。 风骄,华盛顿大学麦凯尔维工程学院的劳伦 和 李·菲克斯杰出教授,及其合作者开发了一种将一氧化氮(NO)排放转化为高纯度、浓缩硝酸(HNO3)的方法。这一新工艺在近常温条件下运行,基础设施投入最小,为工业氮废物提供了经济可行的解决方案,具备经济和环境双重优势。该研究于4月3日发表在《Nature…

通过复杂频率激励增强光控制

研究人员报告了他们对复杂频率激发新兴领域的见解,这是一种最近引入的控制光、声和其他波现象的方案,超越了传统限制。基于这一方法,他们勾勒出推动基础波-物质相互作用理解的机会,并推动波基技术进入一个新的时代。 纽约城市大学研究生中心(CUNY Graduate Center)先进科学研究中心(CUNY ASRC)和佛罗里达国际大学的研究人员在期刊Science中报告了他们对复杂频率激发新兴领域的见解,这是一种最近引入的控制光、声和其他波现象的方案,超越了传统限制。基于这一方法,他们勾勒出推动基础波-物质相互作用理解的机会,并推动波基技术进入一个新的时代。…

智能手机摄影传感器转变为前所未有分辨率的反物质相机

科学家们利用智能手机相机传感器重新设计了一种探测器,能够以空前的分辨率实时跟踪反质子湮灭。这种新设备可以在约0.6微米的分辨率下精确定位反质子湮灭,相较于以往的实时方法,提升了35倍。 在CERN,来自慕尼黑工业大学(TUM)的一组AEgIS合作项目的科学家们重新利用了智能手机相机传感器,创建了一种能够以空前的分辨率实时跟踪反质子湮灭的探测器。这种新设备在《科学进展》上刚刚发表的论文中进行了描述,可以在约0.6微米的分辨率下精确定位反质子湮灭,较之前的实时方法提升了35倍。 在CERN的反物质工厂中,参与“反氢实验:重力、干涉、光谱”(AEgIS)和其他实验(如ALPHA和GBAR)的科学家们,致力于利用不同的技术高精度测量反氢在地球重力下的自由落体。AEgIS的方法涉及产生一束水平反氢,并使用一种叫做莫尔偏转计的设备测量其垂直位移,该设备揭示了运动中的微小偏差,并且使用记录反氢湮灭点的探测器。 “为了让AEgIS运作,我们需要一个具有极高空间分辨率的探测器,而移动相机传感器的像素小于1微米,”来自TUM研究中子源FRM II的研究人员、该研究的首席调查员Francesco…