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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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新研究挑战了关于固态锂金属电池的假设

最近的一项研究评估了用于锂金属电池的石榴石类型固体电解质,发现其预期的能量密度优势可能被高估了。研究人员认为,复合或准固态电解质可能是更可行的替代方案。 一项评估用于锂金属电池的石榴石类型固体电解质的最新研究发现,其预期的能量密度优势可能被高估。研究显示,使用锂镧锆氧化物(LLZO)的全固态锂金属电池(ASSLMB)仅能实现272 Wh/kg的比能量密度,这一数字略高于目前锂离子电池提供的250-270 Wh/kg。考虑到LLZO相关的高生产成本和制造挑战,研究结果表明,复合或准固态电解质可能是更可行的替代方案。 “全固态锂金属电池被视为未来的能源存储,但我们的研究表明,基于LLZO的设计可能并未提供预期的能量密度跃升,”研究的主要作者、东北大学WPI-AIMR的研究员Eric…

材料科学的突破:人工智能揭示了薄膜中树枝状生长的秘密

在薄膜生长过程中出现的树枝状结构是大面积制造的主要障碍,这是商业化的关键一步。然而,目前研究树枝晶的方法主要依赖粗略的视觉检查和主观分析。此外,用于控制树枝晶形成的生长优化方法需要大量的反复试验。现在,研究人员开发了一种新型AI模型,它结合了拓扑分析和自由能,揭示了驱动树枝晶分支的特定条件和机制。 薄膜设备由几纳米厚的材料层组成,在从半导体到通信技术的各种技术中发挥着重要作用。例如,在铜基底上沉积的石墨烯和六方氮化硼(h-BN)多层薄膜是下一代高速通信系统的有希望的材料。薄膜是通过将微小的材料层沉积到基底上生长而成的。生长过程的条件显著影响这些薄膜的微观结构,进而影响其功能和性能。 树枝状结构,或在生长过程中出现的树木状分支图案,对薄膜设备的大面积制造构成了重大挑战,这是商业应用的关键步骤。它们通常在铜、石墨烯和硼烯等材料中观察到,特别是在早期生长阶段和多层薄膜中。由于微观结构直接影响设备性能,因此减少树枝状形成是至关重要的。然而,研究树枝晶的方法主要依赖粗略的视觉分析和主观解读。理解驱动树枝晶分支的条件对于优化薄膜生长过程至关重要,但现有的方法通常需要大量的试错。 为了解决这些挑战,由日本东京科学大学(TUS)材料科学与技术系的Masato Kotsugi教授领导的研究团队开发了一种创新的可解释人工智能(AI)模型来分析树枝状结构。该团队还包括来自TUS的Misato…

在已知最遥远的星系中发现氧气

天文学家在已知最遥远的星系JADES-GS-z14-0中探测到了氧。这一创纪录的发现使天文学家重新思考星系在早期宇宙中形成的速度。 两个不同的天文学家团队在已知最遥远的星系JADES-GS-z14-0中探测到了氧。这一发现通过两项独立研究报告,得益于阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA),欧洲南方天文台(ESO)是其合作伙伴。这一创纪录的发现使天文学家重新思考星系在早期宇宙中形成的速度。 JADES-GS-z14-0于去年发现,是迄今为止确认的最遥远的星系:它距离我们如此遥远,其光线花费了134亿年才到达我们这里,这意味着我们看到的它是宇宙不到3亿年时的样子,约为其现在年龄的2%。在智利阿塔卡马沙漠的ALMA望远镜阵列中新探测到的氧,表明该星系比预期的化学成熟度更高。 莱顿天文台的博士生Sander Schouws表示:“这就像在你只希望看到婴儿的地方发现了青少年。”他是荷兰主导的研究的第一作者,该研究现已被《天体物理学杂志》接受发表。“结果表明,该星系形成得非常迅速,同时也在迅速成熟,增加了越来越多的证据,表明星系的形成发生得远比预期快。”…

超宽带光子芯片增强光信号

科学家们开发了一种基于光子芯片的紧凑型光放大器,表现出远超传统光放大器的带宽和效率。这一突破可能会重塑数据中心互连、人工智能加速器和高性能计算。 现代通信网络依赖光信号来传输大量数据。但就像微弱的无线电信号一样,这些光信号需要被放大,以便在不丢失信息的情况下远距离传播。最常见的放大器,掺铒光纤放大器(EDFA),几十年来一直服务于这个目的,使得在无需频繁信号再生的情况下实现更长的传输距离。然而,它们的工作波段受限,限制了光网络的扩展。 为了满足高速数据传输日益增长的需求,研究人员一直在寻求开发更强大、更灵活和更紧凑的放大器。尽管人工智能加速器、数据中心和高性能计算系统处理的数据量不断增加,但现有光放大器的局限性变得越来越明显。 对超宽带放大的需求——在更广泛的波长范围内工作的放大器——比以往任何时候都更加迫切。现有的解决方案,如拉曼放大器,虽然提供了一些改进,但仍然过于复杂且能量消耗大。 现在,由EPFL的托比亚斯·基彭贝格(Tobias…

高温下高效分离氘的新材料

一种新型多孔材料被介绍,能够在120 K的温度下将氘(D2)从氢(H2)中分离。值得注意的是,这一温度超过了天然气的液化点,从而促进了大规模工业应用。这一进展为利用现有的液化天然气(LNG)生产管道以经济方式生产D2提供了一个有吸引力的途径。 这项研究由韩国浦项科技大学(UNIST)、德国柏林霍姆霍兹中心(Helmholtz-Zentrum Berlin)、海因茨·迈耶·莱布尼茨中心(MLZ)以及韩国崇实大学进行,并已发表在《自然通讯》上。 氘是一种氢的稳定同位素,在提升半导体和显示设备的耐用性和光效方面发挥关键作用,同时也作为能源生产中的聚变燃料。然而,D2的需求增加带来了生产上的挑战,主要是由于需要通过在20…

环保署法规减少了电力行业排放,但错过了更深层减少的机会

根据一项新的分析,环境保护局在2024年最终确定的法规可能使电力部门的排放量比2022年水平减少51%,而没有这些规则时,仅减少26%。该研究帮助识别当前法规的可能影响,突显潜在废除对美国排放的影响,并量化现行规则实现的排放减少的整体效率。 根据普林斯顿大学的新研究,环境保护局在2024年最终确定的法规可能会减少化石燃料发电机的排放,但仍然会留下额外的具有成本效益的减排机会。 这项分析于3月12日发表于One Earth杂志,评估了环保局发电厂法规对美国电力系统的影响,在关于这些规则的不确定时期,研究人员预计这些规则将在当前特朗普政府的影响下被撤销。发电厂法规设定了新燃气燃烧涡轮机的二氧化碳排放限制,并为现有的煤、石油和燃气蒸汽发电机组提供了指导方针。 普林斯顿的研究表明,如果这些规则保持不变,法规可能使电力部门在2040年减少的排放量大致翻倍,较2022年水平下降51%,而没有规则时则仅减少26%。…

红洋葱染料处理的纳米纤维素为太阳能电池提供有效的紫外线保护

研究人员调查了如何利用生物基材料生产有效的太阳能电池紫外线保护膜。这项研究是首个比较不同生物基紫外线过滤器的特性如何随时间变化的研究。 芬兰图尔库大学的研究人员调查了如何利用生物基材料生产有效的太阳能电池紫外线保护膜。这项研究是首个比较不同生物基紫外线过滤器的特性如何随时间变化的研究。 太阳能电池容易受到紫外线诱导的降解,通常通过石油基膜进行保护,例如聚氟乙烯(PVF)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的膜。 材料工程的研究旨在从生物基材料中寻找替代石油基塑料的材料,其中一种就是纳米纤维素。纳米纤维素是通过将纤维素分解成纳米级纤维制成的,这些纤维可以以不同方式处理,以获得紫外线保护。 芬兰图尔库大学、阿尔托大学和荷兰瓦赫宁根大学的最新研究发现,染有红洋葱皮提取物的纳米纤维素提供了非常有效的紫外线保护。这种纳米纤维素膜能阻挡高达99.9%的400纳米以下的紫外线辐射。这个紫外线过滤器的效果甚至超越了商用的基于PET的紫外线过滤器,后者在研究中被选为市场标准。…

创纪录的12,900公里超安全量子卫星链接

科学家们成功地建立了世界上最长的洲际超安全量子卫星链接,跨度为12,900公里。使用中国量子微卫星济南一号,该卫星被发射到低地球轨道,这一里程碑标志着南半球首次建立量子卫星通信链接。 来自南非和中国的科学家成功地建立了世界上最长的洲际超安全量子卫星链接,跨度为12,900公里。使用中国量子微卫星济南一号,该卫星被发射到低地球轨道,这一里程碑标志着南半球首次建立量子卫星通信链接。 在这一演示中,量子密钥通过量子密钥分发(QKD)实时生成,使得在中国和南非之间通过一次性密码加密传输的图像得以安全加密——这一加密方式被认为是不可破解的。来自南非斯坦ellen博斯大学和中国科技大学的科学家们的合作研究项目的这一开创性实验结果今天发布在《自然》杂志上。 斯坦ellen博斯大学的理想环境条件——晴朗的天空和低湿度,使得当地地面站在一次卫星经过期间实现了107万安全比特的卓越密钥生成率。 量子通信利用量子力学的基本原理,保证高度安全的信息传输。量子密钥分发作为一个关键组成部分,通过单光子编码和传输安全密钥。由于单光子在不改变其量子态的情况下无法被拦截、复制或测量,这项技术提供无与伦比的安全性,即使面对强大的对手。…

咖啡制作机器人为人工智能机器开辟新天地

一项研究表明,一种能够在繁忙厨房中准备咖啡的人工智能驱动机器人可能会引领智能机器的下一代。 一项研究表明,一种能够在繁忙厨房中准备咖啡的人工智能驱动机器人可能会引领智能机器的下一代。 研究人员表示,利用尖端人工智能、敏感传感器和精细调校的运动技能,机器人能够以比以往任何时候都更人性化的方式与周围环境互动。 爱丁堡大学的一个团队开发的新技术可能会改变机器人的能力,使其能够执行过去只能由人类完成的任务。 专家表示,虽然机器人擅长在如工厂和生产线这样的严格控制环境中工作,但在像厨房这样动态且不可预测的地方却力不从心。…

新平台让任何人都能快速原型制作大型坚固的互动结构

一种名为VIK(体素发明工具包)的快速原型平台使没有工程专业知识的创造者能够使用一系列可重新配置的机电建筑块来创建大规模交互式设备。这些用户友好的组件只需使用烙铁和一把钳子即可组装。 带有集成电子设备的大型结构的原型设计,如可以监测某人坐姿的椅子,通常都是一个繁琐且浪费的过程。 在组装框架之前,可能需要通过3D打印和激光切割制作多种版本的椅子结构,产生大量垃圾,然后将传感器和其他脆弱的电子设备装上去,再进行布线以创建一个可工作设备。 如果原型失败,创造者很可能别无选择,只能将其丢弃并回到设计图上。 麻省理工学院的研究人员想出了一个更好的办法来迭代设计大型且坚固的交互式结构。他们开发了一个快速开发平台,利用可重新配置的建筑块和集成电子设备,可以组装成复杂的功能设备。电子设备不再嵌入结构中,而是成为结构的一部分。…

《“民主化化学分析”:化学家利用机器学习和机器人技术从图像中识别化学成分》

化学家们创建了一种机器学习工具,可以以99%的准确率从图像中识别干盐溶液的化学成分。通过使用机器人准备数千个样本,并利用人工智能分析他们的数据,他们创建了一个简单、廉价的工具,可以扩展进行化学分析的可能性。 佛罗里达州立大学的化学家们创建了一种机器学习工具,可以以99%的准确率从图像中识别干盐溶液的化学成分。 通过使用机器人准备数千个样本,并利用人工智能分析他们的数据,他们创建了一个简单、廉价的工具,可以扩展进行化学分析的可能性。这项工作发表在Digital Discovery上。 “我们生活在人工智能和大数据的时代,”共同作者、佛罗里达州立大学化学与生物化学系教授奥利弗·斯坦博克(Oliver…

用于测量中子星碰撞中产生的放射性原子核的核反应的纳米材料

物理学家们测量了一种可以在中子星碰撞中发生的核反应,为一个先前仅被理论化的过程提供了直接实验数据。这项研究为宇宙中最重元素的形成提供了新的见解——甚至可能推动核反应堆物理学的进展。 物理学家们测量了一种可以在中子星碰撞中发生的核反应,为一个先前仅被理论化的过程提供了直接实验数据。这项由萨里大学主导的研究为宇宙中最重元素的形成提供了新的见解——甚至可能推动核反应堆物理学的进展。 与约克大学、塞维利亚大学以及加拿大国家粒子加速器中心TRIUMF合作,这一突破标志着首次使用放射性离子束测量弱r过程反应截面,在本例中研究94Sr(α,n)97Zr反应。这是放射性锶(锶-94)吸收一个阿尔法粒子(氦核),然后发射一个中子并转变为锆-97。 该研究已在《物理评论快报》上作为编辑建议发表。 来自萨里大学的主要作者马修·威廉姆斯博士表示:…