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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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研究文件大型屋顶太阳能面板进入对竞争的影响

化石燃料电厂越来越多地被迫根据可再生能源的输出变化停止和启动生产。在一项新的研究中,研究人员开发了一种动态竞争基准,考虑了启动成本和其他单位级运营约束。他们将其框架应用于西澳大利亚,该地区的屋顶太阳能容量在2014年至2018年间增加了两倍以上,达到了全球领先的屋顶太阳能渗透率。研究发现,屋顶太阳能容量的大规模扩展可以导致化石燃料电厂的集体盈利能力增加,因为在日落时竞争减弱——白天被太阳能替代的电厂必须承担启动成本以在傍晚竞争。 这项研究由卡内基梅隆大学和莫纳什大学的研究人员进行,发表在《美国经济评论》上。 “我们开发了一个框架来测量批发电力市场中的市场能力,”卡内基梅隆大学海因茨学院经济学与公共政策副教授、研究共同作者阿克沙亚·贾(Akshaya Jha)解释道。“这个框架考虑了发电机组技术的特征,例如固定的启动成本和逐步增发约束,这在全球向间歇性风能和太阳能技术转型的大背景下变得越来越相关。” 承担启动生产所需的固定成本的公司期望通过在后续期间获得超过其变动成本的收入来回收这些成本。这为研究竞争带来了两个挑战:首先,市场能力通常是根据价格高于短期边际成本的加价来衡量的,但经济学家长期以来已经认识到,按短期边际成本设定价格忽视了价格必须足以使公司回收其固定成本的要求。其次,固定成本是竞争的障碍:在产量上的决定是否承担必要的固定成本会影响后续竞争的强度。…

BESSY II:磁性“微花”增强局部磁场

一种由镍铁合金制成的只有几微米大小的花朵形状结构可以集中和局部增强磁场。通过改变“花瓣”的几何形状和数量,可以控制作用的大小。这种磁性超材料由巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB)安娜·帕劳博士的小组开发,并与CHIST-ERA MetaMagIC项目的合作伙伴合作,目前已经在BESSY II进行研究,并与塞尔吉奥·巴伦西亚博士合作。这种设备可以用来提高磁传感器的灵敏度,减少产生局部磁场所需的能量,同时在PEEM实验站,研究在目前可能的情况下更高的磁场下的样品。 安娜·帕劳博士来自巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB),开发了一种在扫描电子显微镜下看起来像小花的特殊超材料。“花瓣”由一条条铁磁性镍铁合金组成。微型花朵可以生产成各种几何形状,不仅具有不同的内半径和外半径,还可以有可变数量和宽度的花瓣。这种花朵形状的几何结构使外部磁场的磁力线在设备的中心集中,从而导致磁场显著增强。 “超材料是具有微观结构的人工制造材料,其尺寸小于它们设计用于操控的电磁或热波,”安娜·帕劳解释道。这位物理学家正在研究可以用于数据存储、信息处理、生物医学、催化和磁传感器技术的磁性微结构。利用这些超材料,可以显著提高磁传感器的灵敏度,因为待检测的磁场将在这些系统的中心得到放大。…

新型量子计算机研究基本粒子的舞蹈

对基本粒子和力的研究对我们理解宇宙具有核心重要性。现在,一组物理学家展示了一种非传统量子计算机如何为基本粒子世界开启新的大门。 粒子物理学的标准模型是我们对构成世界的基本粒子和力的最佳理论:粒子和反粒子,如电子和正电子,被描述为量子场。它们通过其他力场相互作用,例如将带电粒子结合在一起的电磁力。 为了理解这些量子场的行为,进而理解我们的宇宙,研究人员进行复杂的量子场理论计算机模拟。不幸的是,这些计算中的许多对于即使是我们最好的超级计算机来说也过于复杂,并且对量子计算机也提出巨大的挑战,使许多紧迫的问题无法得到解答。 使用新型量子计算机,马丁·林堡尔(Martin Ringbauer)在因斯布鲁克大学的实验团队和由克里斯汀·穆斯基克(Christine…

低温适应酶的演化

酶最初在高温环境中进化,后来随着地球降温而适应了较低的温度。科学家发现,由于远离活性位点的氨基酸变化,酶功能在进化时间中发生了关键转变。这些突变降低了活化能,提高了低温下的催化效率。他们的发现突显了全球降温事件如何影响酶的进化。 生命在数十亿年中进化,适应不断变化的环境。同样,酶——在细胞中加速生化反应(催化)的蛋白质——也适应了其宿主生物的栖息地。每种酶都有一个最佳温度范围,在该范围内其功能达到峰值。对于人类来说,这大约在正常体温(37 °C)左右。偏离这个范围会导致酶活性减缓,最终停止。然而,像细菌这样的某些生物,在极端环境中茁壮成长,例如温泉或冰冷的极地水域。这些极端生物具有适应恶劣条件下工作的酶。 例如,来自嗜热生物的酶,这些生物在高温环境中茁壮成长,具有耐热性,并在高温下表现出良好的催化活性;而在较低温度下显著下降。相比之下,来自中温生物和冷生物的酶,这些生物栖息在温和和寒冷的环境中,缺乏热稳定性,并在较低温度下表现出高催化活性。证据表明,最早的生命形式是嗜热生物,随着地球降温逐渐适应了较低的温度。酶在较低温度下保持催化活性的能力与其分子结构的灵活性有关。然而,这种适应背后的确切分子机制仍不清楚。了解嗜热生物的酶如何进化以在较低温度下发挥作用,可能不仅为进化生物学提供见解,还可能帮助生物工程针对不同温度条件优化酶。由于祖先酶不再存在,科学家使用一种叫做祖先序列重建(ASR)的技术来研究它们的进化。ASR结合分子系统发育与遗传和蛋白质工程,利用来自现存物种的系统发育相关序列推测和重建已灭绝生物的基因或蛋白质序列。3-异丙基琥珀酸脱氢酶(IPMDH)是一种参与亮氨酸生物合成的酶(合成20种蛋白源氨基酸之一亮氨酸的代谢途径),由于其广泛的进化历史,是研究热稳定性和寒冷适应的绝佳候选者。为此,以日本早稻田大学的高沼智教授为首的研究团队,与早稻田大学的八木壮太助理教授、RIKEN生物系统动态研究中心的Subrata Dasgupta博士和Shunsuke…

推迟净零过渡可能会带来重大经济成本

根据萨里大学的一项新研究,延迟和无序的能源转型将威胁经济和金融稳定,同时增加气候变化带来的经济风险。相反,较早开始的转型可能更有序,经济效益更高。 这篇发表在《生态经济学》上的论文模拟了不同的能源转型情景,发现较早的转型在经济上比延迟的快速转变更有利。通过分析行业之间的互动、投资模式和金融市场,研究人员表明,无序转型——即变化发生得过快——可能导致经济不稳定和金融风险。 萨里大学可持续繁荣理解中心的高级研究员、该研究的主要作者安德鲁·杰克逊博士表示: “向低碳经济的转型至关重要。我们的研究显示,延迟和无序的转型最终可能导致通货膨胀加剧、利率上升、经济停滞和金融不稳定的组合。要避免这些转型风险,以及气候变化带来的物理风险,政府必须立即采取联合行动,而不是进一步推迟转型。” 研究还建议,在绿色技术上进行针对性投资,建立强有力的金融框架以支持这些投资,以及明确且可信的转型路径,可以实现更平稳的转型,同时维护经济稳定。…

这些无电子元件的机器人可以直接从3D打印机上走出来

这个机器人可以在没有电子设备的情况下行走,只需添加一个压缩气体罐,即可直接从3D打印机打印出来。它也可以从一种材料一次性打印完成。 想象一个机器人,它可以在没有电子设备的情况下行走,仅通过添加一个压缩气体罐,直接从3D打印机打印出来。它还可以一次性用一种材料打印完成。 这正是加州大学圣迭戈分校生物启发机器人实验室开发的机器人所实现的。他们在《先进智能系统》杂志的先进在线出版物中描述了他们的工作。 为了实现这一壮举,研究人员的目标是使用最简单的技术:桌面3D打印机和市售打印材料。这种设计方法不仅坚固,而且便宜——每个机器人的制造成本约为20美元。 “这是一种完全不同的构建机器的方式,”加州大学圣迭戈分校机械与航空工程系教授、论文的资深作者迈克尔·托利说。…

新型聚变系统中的气体注入装置由公私研究指导

研究人员已确定,六个气阀为SPARC提供了最佳的等离子体扰动保护,这是一个下一代实验性聚变系统。通过优化聚变容器的大规模气体注入系统的设置,研究人员确保了扰动——会损坏聚变容器内壁的突发等离子体喷射——能够有效控制,为更安全、更强大的聚变电厂铺平道路。 当聚变系统内部的等离子体开始出现异常行为时,必须迅速降温以防止对设备造成损害。共同体聚变系统的研究人员认为,最佳的解决方法是大规模气体注入:本质上是在他们的聚变系统SPARC内部及时快速地喷射冷却气体。但是,快速驯服比太阳还热的等离子体需要多少个气阀呢?团队必须找到完美的平衡:如果气阀太少,SPARC的某些部分可能会过热;如果气阀太多,聚变容器内部的宝贵空间将被浪费。 为了回答这个问题,研究人员转向了一种名为M3D-C1的计算代码,该代码由美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家开发和维护。该代码被用于模拟不同的阀配置,结果显示,在聚变容器周围均匀布置六个气阀,其中顶部三个,底部三个,提供了最佳保护。 这项研究由PPPL、麻省理工学院(MIT)、通用原子公司和共同体聚变系统的团队进行,结果发表在《核聚变》期刊上。该项目部分由聚变能源创新网络(INFUSE)计划资助,该计划旨在加速国家实验室、大学和私人聚变公司之间的合作。通过推进扰动缓解策略,研究团队正在帮助将聚变能源更进一步地变为现实。 “这项工作还表明,M3D-C1能够通过与以前模拟相比使用狭窄、更现实的气体喷射实现快速关闭,”PPPL的研究科学家、该研究的主要作者安德烈亚斯·克莱纳说。“我们的研究对SPARC的设计也产生了直接影响,”他说,并指出SPARC的设计计划现在在很大程度上基于这项研究纳入了六个气阀。…

荧光洞穴可能解释了生命如何在外星环境中存活

在地球表面深处,岩石和矿物的形成隐藏着一种神秘的光辉。在黑光下,化学物质化石化后以明亮的粉色、蓝色和绿色闪耀。科学家们正在利用这些荧光特征来理解洞穴是如何形成的,以及在极端环境中支持生命的条件,这可能揭示生命如何在遥远的地方,如木星的冰冷卫星Europa中持续存在。 研究人员将在美国化学学会(ACS)春季会议上发布他们的研究结果。 事实证明,南达科他州的风洞中的化学反应可能与Europa等地方类似——而且更容易到达。这就是为什么天体生物学家乔舒亚·塞布里(Joshua Sebree),北爱荷华大学的教授,最终在地下几百英尺的地方研究这些黑暗寒冷条件下的矿物和生命形式。 “这个项目的总体目的是试图更好地理解地下发生的化学反应,它告诉我们如何支持生命,”他解释道。…

亲水涂层使高尔夫球更加稳定

高尔夫球场上草的状态可以显著影响一个球员的成功推杆机会,尽管球员的技术水平各有不同。现在,一种能够吸收水分子的涂层可以减缓在干燥极快的球场上高尔夫球的滚动速度,并在湿滑缓慢的场地上加速球的滚动,同时不会影响球在空中的飞行。 即将来临的美国公开赛吸引了职业高尔夫球手和观众期待能够踏上绿茵场。然而,草的状态,无论球员的技术水平如何,都可以显著影响赢得成功推杆的机会。得益于这种能够吸收水分子的涂层,科学家们现在能够在干燥极快的球场上减缓高尔夫球的滚动,并在湿滑缓慢的球场上加速其滚动,而不会干扰球的空气动力学。 化学创新解决方案公司的所有者托马斯·肯尼迪三世将在美国化学学会(ACS)的春季会议上展示他的研究成果。 肯尼迪说:“我想到了一个能够通过改善推杆过程来帮助球员和高尔夫运动整体的方法,这样拥有出色的表现就不再是偶然,而是技术的问题。”他在高尔夫球行业已经工作了几十年,自孩童时期就热爱这项运动。 此前,肯尼迪作为一名聚合物化学家和发明家,开发了能够优化空气中远距离表现的最先进的高尔夫球。但在他的新项目中,他专注于球与草之间的相互作用。“高尔夫在许多方面都是一种表面相互作用的游戏,”他说,“推杆为球施加旋转,草则影响球向洞口滚动的快慢。”…

通过综合报告提高股票市场表现

根据墨尔本大学的新研究,采用综合报告(IR)和联合保证(CA)实践的公司可以显著增强其股市表现。 根据墨尔本大学的新研究,采用综合报告(IR)和联合保证(CA)实践的公司可以显著增强其股市表现。 该研究强调了财务报告中透明度和准确性的重要性。 利用综合报告的公司考虑非财务信息,如人力资源、治理、社会和环境投入——不仅仅是财务底线——以提供更全面的业绩图景。联合保证确保公司在评估风险时考虑所有因素。 墨尔本商学院的奥古斯丁·唐科尔博士领导了这项研究,并表示结果可以指导公司实现更持久的成功。…

最佳植物性黄油用于素食短饼

研究人员在该地区最著名的小吃之一——苏格兰黄油饼干中,研究了几种无乳制品黄油替代品的特性。该小组在实验室中测试了这些替代品,选择了三种不同脂肪含量的植物性黄油替代品,并比较了它们的稠度和对热的反应。脂肪含量最高的植物性替代品在烘焙时表现得像黄油,并在味觉测试中获得了最积极的反馈。黄油的脂肪含量通常在80%左右,该小组建议选择一种具有类似稠度的植物性黄油。 黄油是许多烘焙食品中的关键成分,但对于乳糖不耐受者来说,找到一个合适的替代品可能是一项挑战。植物性黄油有时会有错误的稠度,或产生不太对的烘焙食品,让烘焙者感到沮丧或不愿尝试无乳制品替代品。 在由AIP出版的《流体物理学》上,斯特拉斯克莱德大学的研究人员研究了几种植物性或无乳制品黄油替代品在该地区最著名的小吃之一:苏格兰黄油饼干中的特性。 作者Juliane Simmchen表示:“我们组里有一个博士生是素食者,他把我们的烘焙习惯完全颠覆了。有一天我买了一些植物性黄油替代品,我想,‘这看起来一点也不像它应该的样子。’”…

新工具实现远程硬件故障排除

一组研究人员开发了一种新工具,旨在通过3D手机扫描彻底变革硬件故障排除。 来自康奈尔科技的一组研究人员开发了一种新工具,旨在通过3D手机扫描彻底变革硬件故障排除。 SplatOverflow -- 受到StackOverflow的启发,这是一种广泛使用的平台,旨在解决软件问题…