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技术可以为传统诊断方法提供更快速、更加精确和更具成本效益的替代方案。 休斯顿大学的研究人员开发的新技术可能会彻底改变医学成像，为传统诊断方法提供更快速、更加精确和更具成本效益的替代方案。 多年来，医生一直依赖传统的2D X射线来诊断常见的骨折，但小骨折或像癌症一样的软组织损伤常常没有被检测出来。更昂贵且耗时的MRI扫描在这些检测或筛查环境中并不总是适用。现在，休斯顿大学自然科学与数学学院和卡伦工程学院的穆尔斯教授Mini Das开发了一种3D解决方案。…

研究人员详细介绍了实现拓扑量子计算机所需的量子设备测量的进展。在一份公告中，团队描述了一种设备的操作，该设备是拓扑量子计算机所需的基本构建块。发布的结果是构建潜在比现有技术更强大和更稳健的量子计算机的重要里程碑。 微软量子于2月19日在《自然》上发表了一篇文章，详细介绍了实现拓扑量子计算机所需的量子设备测量的最新进展。作者中包括在位于普渡大学的微软量子实验室西拉法叶进行研究的微软科学家和工程师。在微软量子的公告中，团队描述了一种设备的操作，该设备是拓扑量子计算机所需的基本构建块。发布的结果是构建潜在比现有技术更强大和更稳健的量子计算机的重要里程碑。 “我们对量子计算的希望是，它将帮助化学家、材料科学家和工程师设计和制造对我们日常生活如此重要的新材料，”微软量子实验室西拉法叶的科学主任、比尔和迪·欧布赖恩物理与天文学杰出教授、材料工程教授和电气与计算机工程教授迈克尔·曼弗拉说。“量子计算的承诺在于加速科学发现及其转化为有用技术。例如，如果量子计算机能减少生产新型拯救生命的治疗药物所需的时间和成本，那就是实实在在的社会影响。” 微软量子实验室西拉法叶的团队推进了用于测试的完整设备架构的量子平面所组成的复杂层状材料。与曼弗拉合作的微软科学家是先进半导体生长技术的专家，包括分子束外延，这些技术用于构建形成量子比特或量子位基础的低维电子系统。他们以原子层精度构建半导体和超导体层，调整材料的特性以满足设备架构的需要。 曼弗拉是普渡量子科学与工程研究所的成员，他将普渡大学与微软之间十年来建立的强大关系归功于在微软量子实验室西拉法叶进行的进展。2017年，普渡大学通过一项多年的协议加深了与微软的关系，其中包括将微软员工嵌入曼弗拉的研究团队。…

科学家正在设计一颗卫星和能够探测到小至1厘米（不到半英寸）太空垃圾的仪器。这样的太空垃圾目前无法从地面探测，能够损害低地球轨道上的卫星和其他航天器。 阿拉斯加大学费尔班克斯分校的一位科学家正在参与美国政府的努力，设计一颗能够探测小至1厘米（不到半英寸）太空垃圾的卫星和仪器。 如此小的垃圾，目前无法从地面探测，能够对低地球轨道上的卫星和其他航天器造成损害。 这个想法是为未来的卫星，例如那些对通信系统至关重要的卫星，配备技术来避免与太空垃圾发生碰撞。 太空垃圾以每小时约17500英里的高速移动。以这个速度行驶的1厘米物体的撞击能量相当于小型爆炸物，例如手榴弹。…

钙钛矿太阳能电池的使用寿命可能会延长十倍，这得益于萨里大学的最新研究，该研究表明铝氧化物（Al₂O₃）纳米颗粒显著增强了这些高效能量设备的使用寿命和稳定性。 虽然钙钛矿太阳能电池提供了一种具有成本效益和轻量化的替代方案，替代传统的基于硅的技术，但由于其结构中的缺陷——主要是由碘泄漏造成的，这限制了其商业潜力。随着时间的推移，碘的逃逸可能导致材料降解，从而降低性能和耐用性。 科学家们与国家物理实验室和谢菲尔德大学合作，发现了一种通过在电池内部嵌入微小的Al₂O₃（铝氧化物）颗粒来捕获碘的方法，这为更持久和更实惠的下一代太阳能电池提供了希望。 萨里大学先进技术研究所的博士生、该研究的主要作者哈希尼·佩雷拉博士表示：“看到我们的方法产生如此显著的影响是非常令人兴奋的。十年前，钙钛矿太阳能电池在现实条件下能持续这么长时间的想法似乎遥不可及。通过这些改进，我们在稳定性和性能方面开辟了新的领域，使钙钛矿技术更接近于成为主流能源解决方案。” 该研究发表在《EES…

研究人员开发了一种新的优化打印方法，可以实现超分辨率3D直接激光书写（DLW），用于微透镜、光子晶体、微光学器件、超材料等。 研究人员首次使用高速激光书写在玻璃基底上创造了间距仅为100纳米的线条。这种优化的打印方法可以实现超分辨率3D直接激光书写（DLW），用于微透镜、光子晶体、微光学器件、超材料等。 DLW是一种增材制造技术，利用聚焦激光束选择性固化或聚合材料，达到纳米级的精度。DLW通常使用多光子聚合以精确的3D方式聚合材料。 “提高分辨率——相邻特征之间的最小距离——是困难的，因为强烈的激光光线可能在DLW过程中导致邻近区域的意外曝光，”中国浙江实验室和浙江大学研究团队成员刘秋岚说。“然而，通过使用独特的双光束光学设置和特殊的光刻胶，我们能够克服这个挑战，实现超分辨率DLW。” 在Optica出版集团的期刊《光学快报》中，研究人员描述了他们的新方法，并展示了可在100微米/秒的打印速度下实现创纪录的100纳米横向分辨率。当使用更快的1000微米/秒的书写速度时，仍然可以达到120纳米的横向分辨率。…

研究人员正在通过开发固态替代锂离子电池来增强电池的安全性和效率。这些电池提供了更好的能量效率和安全性，但一个主要挑战是在固体电解质和阴极的交界处形成的相界面层。这个超薄层阻碍了锂离子和电子的移动，增加了电阻并降级了电池性能。 从电动车到无线耳塞，传统的锂离子电池为我们的日常生活提供动力，因为它们充电速度快，能量存储丰富。然而，它们依赖一种称为液体电解质的溶液，如果受到损坏或过热，可能会起火。 密苏里大学的研究人员可能找到了一个解决方案。助理教授马蒂亚斯·扬及其团队正在研究如何使用固体电解质而不是液体或胶体来制造固态电池，这样更安全且能效更高。 扬表示：“当固体电解质接触阴极时，它会反应并形成一个大约100纳米厚的相界面层——这比单根人类头发的宽度小1000倍。”他在密苏里大学的工程学院和文理学院有联合任职。“这个层阻止了锂离子和电子的轻松移动，增加了电阻并损害了电池性能。” 理解固态电池这一问题及如何克服它，困扰了科学家们超过十年。…

物理学家提供了一种可行且可测试的解释，说明超高能宇宙射线是如何产生的。 超高能宇宙射线是宇宙中能量最高的粒子，其能量超过人类能够达到的百万倍。尽管超高能宇宙射线的存在已被认识了60年，但研究人员一直未能成功提出一种令人满意的解释，来说明其起源并解释所有观察结果。 但纽约大学物理学家格伦尼斯·法拉尔提出的新理论为超高能宇宙射线的产生提供了一种可行且可测试的解释。 法拉尔说：“经过六十年的努力，宇宙中神秘的最高能量粒子的起源可能终于被确定。”她是纽约大学的名誉物理学教授和朱利叶斯·西尔弗、罗莎琳德·S·西尔弗以及艾妮德·西尔弗·温斯洛教授。“这一见解为理解宇宙中最具毁灭性的事件提供了新的工具：两个中子星合并形成黑洞，这一过程负责许多珍贵或奇特元素的产生，包括黄金、铂、铀、碘和氙。” 这项研究发表在期刊物理评论快报上，提出超高能宇宙射线是在双中子星合并的动荡磁场外流中被加速的——在最终黑洞形成之前，从合并残余物中喷出。该过程同时产生强大的引力波——一些引力波已被LIGO-维基合作组的科学家探测到。…

一个研究团队开发了一种自驾车间间接分享路况知识的方法，使得每辆车即使在路上很少相遇也能从其他车辆的经验中学习。 由纽约大学坦登工程学院领导的研究团队开发了一种自驾车间间接分享路况知识的方法，使得每辆车即使在路上很少相遇也能从其他车辆的经验中学习。 这项研究于2025年2月27日在人工智能促进协会大会上发表，解决了人工智能中的一个持续问题：如何帮助车辆相互学习，同时保护它们的数据隐私。通常，车辆只在短暂的直接接触中分享它们所学到的，限制了它们适应新情况的速度。 “可以把它想象成为自驾车创建一个共享经历的网络，”监督该研究的刘勇说，他是其博士生王小宇的导师。刘是纽约大学坦登工程学院电气与计算机工程系的教授，同时也是其电信与分布式信息系统先进技术中心和纽约大学无线研究中心的成员。 “一辆只在曼哈顿驾驶的汽车现在可以从其他车辆处了解布鲁克林的路况，即使它自己从未去过那里。这会让每辆车变得更加智能，更好地准备应对它们没有亲身经历的情况，”刘说道。…

科学家们展示了一种新的量子芯片架构，利用一种被称为猫量子比特的量子比特来抑制错误。 位于加州理工学院AWS量子计算中心的科学家们在解决量子计算机中抑制错误这一棘手问题上取得了重大进展，这个问题仍然是构建未来机器的最大障碍。 量子计算机基于量子领域看似神奇的特性，承诺可用于许多不同的领域，包括医学、材料科学、密码学和基础物理学。但是，尽管今天的量子计算机在研究物理学的小众领域中可以发挥作用，但由于其对噪声的固有敏感性，目前尚无法实现一种能够解决更高级问题的通用量子计算机。振动、热量、手机和Wi-Fi网络的电磁干扰，甚至来自外太空的宇宙射线和辐射，都可能使量子比特（qubit）——量子比特——脱离其量子状态。因此，量子计算机比经典计算机产生更多的错误。 在《自然》杂志的2023年2月26日刊中，一组来自AWS和加州理工学院的科学家展示了一种新的量子芯片架构，通过使用一种称为猫量子比特的量子比特来抑制错误。猫量子比特首次提出于2001年，此后研究人员对其进行了开发和改进。现在，AWS团队组装了第一个可扩展的猫量子比特芯片，可以高效地减少量子错误。新量子计算芯片名为“Ocelot”，以有斑点的野猫命名，同时也指代支撑猫量子比特的内部“振荡器”技术。 “为了让量子计算机取得成功，我们需要错误率比现在低约十亿倍，”加州理工学院应用物理和物理学约翰·G·布劳恩教授、AWS量子硬件负责人奥斯卡·佩恩特说。“错误率每两年下降约一半。按这个速度，我们需要70年才能到达我们想要的地方。相反，我们正在开发一种新的芯片架构，可以让我们更快地达到目标。不过，这仍然是一个早期的构建块，我们还有很多工作要做。”…

新技术旨在通过扩展到包含新的感官连接：味觉，重新定义虚拟现实体验。 新技术旨在通过扩展到包含新的感官连接：味觉，重新定义虚拟现实体验。 该界面被称为“e-Taste”，使用传感器和无线化学分配器的组合来促进味觉的远程感知——科学家称之为味觉。这些传感器调谐以识别葡萄糖和谷氨酸盐等分子——这些化学物质代表了甜、酸、咸、苦和鲜的五种基本味道。一旦通过电信号捕获，该数据会无线传送到远程设备进行复制。 俄亥俄州立大学的研究人员进行的现场测试确认了该设备能够数字模拟一系列味觉强度，同时仍为用户提供多样性和安全性。 “在当前的虚拟现实和增强现实领域，化学维度相对欠缺，尤其是当我们谈论嗅觉和味觉时，”本研究的合著者、俄亥俄州立大学材料科学与工程助理教授李京华表示。“这是一个需要填补的空白，而我们已经通过这个新一代系统实现了这一点。”…

研究人员开发出一种水凝胶，该水凝胶在过载和受损时能够自我修复和增强。该概念证明的展示可能会提高在需要柔软但耐用材料的情况下的性能，例如机器、机器人乃至人类内部的承载连接和关节。 北海道大学和杜克大学的研究人员开发出一种水凝胶，该水凝胶在过载和受损时能够自我修复和增强。该概念证明的展示可能会提高在需要柔软但耐用材料的情况下的性能，例如机器、机器人乃至人类内部的承载连接和关节。 这项研究于2月26日在线发表在《自然材料》期刊上。 水凝胶听起来是个华丽的术语，但它们无处不在，比如柔软的隐形眼镜、果冻熊和软骨。这类材料的定义是由长分子链构成的网状矩阵，能够吸收和保持大量水分。 创建既柔软又易于变形但又不易撕裂的水凝胶非常具挑战性。想象一下，慢慢地用手按压果冻模具；它会隆起并保持完整一段时间，但最终它会裂开，失去结构完整性。…

位于距离地球250万光年处的雄伟的仙女座星系在肉眼中看起来像一个微弱的纺锤形物体，其视角大小大致相当于满月。后院观察者看不到的是围绕仙女座星系旋转的近三十个小卫星星系，像蜂蜜周围的蜜蜂一样。 这些卫星星系代表了一个喧闹的星系“生态系统”，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜正在以前所未有的细节进行研究。这一雄心勃勃的哈勃国库计划利用了超过1000次哈勃轨道的观测。哈勃的光学稳定性、清晰度和效率使这一雄心勃勃的调查成为可能。这项工作包括制作围绕仙女座旋转的所有矮星系的精确3D地图，并重建它们在宇宙近140亿年漫长岁月中形成新星的效率。 在发表在《天体物理学杂志》上的研究中，哈勃揭示出与围绕我们银河系旋转的较少数目卫星星系截然不同的生态系统。这为我们了解银河系和仙女座在数十亿年间如何演变提供了法医线索。我们的银河系相对平静。但看起来仙女座的历史更加动态，这可能受到与另一大星系的重大合并影响，时间大约是在数十亿年前。这次相遇，以及仙女座的质量可能是银河系的两倍，或许能解释其丰富多样的矮星系种群。 如此全面地调查银河系的整个卫星系统是非常具有挑战性的，因为我们正嵌入在我们的星系内部。同样，对于其他大星系，这也难以实现，因为它们距离太远，无法对小卫星星系进行详细研究。在仙女座之外，与银河系质量相当的最近星系是M81，位于近1200万光年外。 从鸟瞰图看仙女座的卫星系统使我们能够解读是什么驱动了这些小星系的演化。“我们看到，卫星能够继续形成新星的持续时间实际上取决于它们的质量以及它们与仙女座星系的距离，”加利福尼亚大学伯克利分校的首席作者阿莱桑德罗·萨维诺说。“这清楚地表明了小星系的生长是如何受到像仙女座这样的大型星系影响的。”…