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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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摇摆星揭示盖亚测量中的秘密伴星

利用从欧洲航天局的盖亚任务中收集的信息,研究人员已确认了一颗巨大的系外行星和一颗棕矮星。这标志着第一次有行星的发现完全依赖于盖亚探测行星对恒星造成的引力“摆动”的能力。两个天体都在低质量恒星周围公转,这一发现被认为相当罕见。 利用从欧洲航天局的盖亚任务中收集的信息,研究人员已确认了一颗巨大的系外行星和一颗棕矮星。这标志着第一次有行星的发现完全依赖于盖亚探测行星对恒星造成的引力“摆动”的能力。两个天体都在低质量恒星周围公转,这一发现被认为相当罕见。 盖亚揭示了两个新的神秘天体 今天发布的最新研究利用欧洲航天局盖亚探测器收集的数据确认了两个神秘天体的存在。盖亚-4b被分类为“超级木星”系外行星,而盖亚-5b则代表一颗棕矮星。有趣的是,这些大型天体都在低质量恒星周围公转。 盖亚-4b公转于一颗名为盖亚-4的平凡恒星,该星距离地球约244光年。与此同时,盖亚-5b则围绕盖亚-5星公转,地点距离地球约134光年。这些新发现的天体相对较近,位于我们的银河邻域。它们的发现对当前的行星形成理论提出了挑战,而持续进行的盖亚任务有望提供宝贵的数据,以帮助理解这些迷人的天体。…

革命性装置利用电动力风能有效灭火

研究人员创造了一种新的便携工具,可能显著增强消防员扑灭火灾的方式,使操作更安全、更有效。 研究人员创造了一种新的便携工具,可能显著增强消防员扑灭火灾的方式,使操作更安全、更有效。 该装置可替代传统的消防方法,如有害的化学泡沫或消火栓,这些方法可能对水资源造成压力。它利用导电气溶胶的力量——能够导电的微小颗粒——帮助扑灭火焰。 这些气溶胶由涡旋环推动,涡旋环是一种小型的发 donut…

宇宙好奇心:哈勃深入揭示了一个拥有九个光环的星系的秘密

美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜在太空中发现了一个非凡的景象!这个被称为LEDA 1313424的巨大星系有九个充满星星的环,这是由一个较小的蓝色矮星系(被称为“箭头”)经过其中心而产生的。天文学家使用哈勃识别出八个不同的环,并通过夏威夷的W. M. Keck天文台的数据确认了第九个环。之前观察到的其他星系最多只有两个或三个环。 “这个发现完全出乎意料,”首席研究员伊马德·帕沙(Imad…

真挚的联系:音乐如何在子宫内产生共鸣

研究人员采用数学分析技术调查古典音乐对胎儿心跳的影响,并揭示心率变异性的模式。他们招募了36名孕妇,为她们的胎儿播放了两首古典作品。通过附加外部心率监测仪,研究人员能够评估胎儿心率对这两首音乐的反应。利用非线性复发定量分析,他们识别了在播放音乐期间及之后心率变异性的变化,发现音乐可以帮助安抚胎儿心率,可能提供发育优势。 播放音乐一直是准父母与未出生孩子建立联系的一种方式,但研究小组发现,这也可以帮助调节胎儿心率,可能有助于发育增长。 在AIP Publishing出版的期刊Chaos中,来自墨西哥州立自治大学、米特罗波利坦自治大学、尼科拉斯·圣胡安将军医院和伊格纳西奥·查韦斯国立心脏病学研究所的研究人员利用数学分析来检测古典音乐对胎儿心率的影响。 标准的心率指标通常是在数秒内平均多个心跳。相反,心率变异性评估的是单个心跳之间的间隔。这种方法可以揭示胎儿自主神经系统发展的见解,变异性增加通常意味着健康的生长。…

解锁冰的谜团:冷冻水滴如何能革新气候科学

一项来自夏威夷大学马诺亚分校的革命性研究,关于空气中水滴的冻结,为地球水循环的一个重要环节提供了新的见解:将过冷水转变为冰的过程。 利用一种创新的低温超声悬浮室,研究人员在冻结过程中实时监测分子水平的变化,复制地球大气中的条件。这一先进的设置使科学家能够观察水滴如何在低于冰点的温度下转变为冰,为云的发展和降水提供了关键的见解。 这项研究是夏威夷大学马诺亚分校研究人员和合作伙伴更大倡议的一部分,旨在通过一个2600万美元的项目解决气候问题,专注于创建可持续的制冷剂技术。 “通过揭示过冷水冻结背后的过程,我们为低温化学和环保冷却技术的进展铺平了道路,”夏威夷大学马诺亚分校化学系教授拉尔夫·凯瑟尔(Ralf I.…

揭开流体力学的秘密:一项突破性的发现

七年前,科学家们记录了一种不寻常的现象:一池红色染料似乎“知道”如何在充满牛奶的迷宫中导航。只需几滴肥皂,它便巧妙地通过,避开死胡同,并在通往出口的路线上进行90度转弯。 最初作为一个展示流体动力学复杂性的演示,最终转变为美国物理学会流体运动画廊展示的一件艺术作品,并最终成为研究人员现在已经解开的谜题。他们的发现详细记录在《物理评论快报》期刊中。 “我们设计这个实验是因为我们很难说服人们关于某些与阻力减小相关的现象,”机械工程助理教授Paolo Luzzatto-Fegiz解释说,他的研究重点包括流体流动建模及探讨阻力,即固体物体在流体中移动时遇到的阻力。 “我们有一个关于这一现象是如何发生的理论,”Luzzatto-Fegiz指出。“这篇论文提出了该现象的数学框架。”…

开创性润滑剂消除极端高温条件下的摩擦

  来自弗吉尼亚理工大学的研究人员在一种新的固体润滑方法方面取得了重要发现,这种方法显著减少了机械设备在极高温度下的摩擦力。这个突破超越了传统固体润滑剂(如石墨)通常相关的分解温度,详细的研究结果在《自然通信》(Nature Communications)上发表。 “这种创新的固态润滑剂可能会彻底改变我们制造先进引擎材料的方式,可能会提高它们在极端环境下的耐用性和性能,”材料科学与工程系副教授、该研究的联合作者Rebecca Cai表示。“尽管进行了数十年的探索,但目前仅识别出大约20种固体润滑剂。”…

革命性的发展:高效模拟和人工智能模型的简化方法

研究人员开发了一种自动化解决方案,帮助程序员通过有效利用复杂数据结构中的两种冗余形式:稀疏性和对称性,来增强其深度学习算法的性能。 神经网络AI模型通常用于医学成像和语音识别等领域,处理高度复杂的数据结构,这些结构需要显著的计算资源。这种高强度的需求导致深度学习模型的高能耗。 为了提升AI模型的效率,麻省理工学院的研究人员推出了一种自动化系统,使深度学习算法的开发者能够同时利用这两种数据冗余。这种方法显著减少了机器学习任务的计算负担、带宽使用和内存需求。 当前的算法优化方法可能繁琐,并且通常限制开发者仅能利用稀疏性或对称性,而这两者都是深度学习数据结构中的独特冗余。 通过允许开发者从头开始创建同时利用这两种冗余的算法,麻省理工学院团队的方法在某些测试中将计算速度提高了近30倍。…

揭示波浪下的奥秘:创新技术的应用

科学家们对一种新研究方法感到兴奋,这可能有助于揭示海洋生物在波浪下的奥秘。 奥塔哥大学的研究人员 -- Ōtākou Whakaihu…

“可再生能源目标:到2030年实现欧洲电价稳定的道路”

国家对太阳能和风能的目标将显著减少对天然气的依赖,并导致欧洲电价更加稳定。最受益的关键地区包括英国、爱尔兰、北欧国家和荷兰。 剑桥大学的一项最新研究表明,到2030年实现设定的太阳能和风能国家目标可能会使29个欧洲国家的电力市场波动性降低约20%。 如果各国能够遵守对可再生能源的承诺,到本十年末,每个参与国的电价飙升强度预计都会下降,从而减少对天然气的依赖。 英国和爱尔兰最有可能获得益处,预计到2030年,电价飙升的严重程度将分别减少44%和43%,相比于往年。 德国的电价波动可能会下降31%,而荷兰和比利时则可能分别减少38%和33%。…

革新可穿戴生物传感器:可打印分子选择性纳米颗粒的力量

研究人员提出了一种像墨水一样打印纳米颗粒的方法,从而创造出经济实惠的汗水传感器,能够持续跟踪多种分子。 未来的医疗保健可能会围绕着根据个人需求量身定制治疗——准确找出某人需要的东西,并根据需要提供适当的营养素、代谢物和药物,以增强他们的健康。为了实现这一目标,医生首先需要一种有效的方法来持续评估和跟踪特定的健康生物标志物。 带着这个目标,加州理工学院的一组工程师创造了一种喷墨打印独特纳米颗粒阵列的技术,使耐用的可穿戴汗水传感器的批量生产成为可能。这些传感器有潜力实时监测一系列生物标志物,例如维生素、激素、代谢物和药物。这使患者及其医疗提供者能够跟踪这些物质的波动。 使用这些新纳米颗粒的可穿戴生物传感器已被有效地用于跟踪长期新冠影响的患者的代谢物,以及在加利福尼亚州杜阿特市的希望之城癌症患者体内测量化疗药物水平。 “这只是两种能够实现的实例,”加州理工学院安德鲁和佩吉·陈医学工程系的医学工程教授魏高说道。“有许多慢性病及其各自的生物标志物,这些传感器现在使我们能够持续和无创地监测。”魏高还是发表在《自然材料》期刊上的一篇论文的首席作者,该论文详细介绍了这一创新技术。…

革命性显示技术:粘土和铕创新的双模潜力

基于电化学反应的刺激响应材料处于突破性显示技术的前沿。通过在分层粘土结构中整合发光的铕(III)复合物和变色的维奥罗根衍生物,该设备能够在低电压下同时调节光的发射和颜色。采用粘土材料突显了一种环保的策略,以提高电子设备的效率。这一进步有可能彻底改变显示技术和传感器的开发,使其适应不同的光照条件。 显示技术正处于重大变革的边缘,电化学刺激响应材料的兴趣日益增长。这些材料能够快速对外部触发器(如低电压)做出反应,通过电化学过程发生变化。这些反应可以产生不同的颜色,标志着显示解决方案的新纪元。电化学装置由电极和电解液组成。通过将发光和变色分子置于电极上,而不是电解液中,可以实现更高的效率和稳定性。 一个来自日本的研究小组成功地使用粘土膜高效地结合了颜色和发光分子。该研究由千叶大学科学与工程研究生院的高桥典久教授、中村和树教授,以及共同作者曹荣女士和小林尚人先生领导。他们的开创性双模电化学设备整合了光发射和颜色变化,创建了一个高度可调节和能源高效的现代显示器选项。研究结果于2024年11月18日发表在《材料化学C期刊》上,展示了将先进材料科学与实际显示应用相结合的显著潜力。 高桥教授表示:“我们的方法带来了双模显示科技的变革性理念,将发光和着色整合到一个设备中。这一创新不仅提高了效率,还扩大了显示器在各种环境中的应用。”该设备使用了一种被称为膨润土的分层粘土物质,因其离子交换能力和强大的吸附性能而闻名。这种粘土基体用于稳定和增强两个基本组件:发出明亮荧光的铕(III)(Eu(III))复合物和促进明显颜色变化的庚基维奥罗根(HV2+)衍生物。通过电化学过程,这两个元素共同形成了一种混合机制,使光和颜色的同步变化成为可能。 研究小组结合了Eu(III)、六氟乙酰乙酸酯(hfa-H2)和三苯基磷氧化物(TPPO),生成了独特的复合物。他们通过在铟锡氧化物(ITO)电极上层叠膨润土、HV2+和Eu(hfa)3(TPPO)2的混合膜来构建设备。当施加电压时,这些薄膜展现出动态光学特性。值得注意的是,HV2+分子在电化学反应过程中产生了明亮的青色,而来自Eu(III)复合物的发光被抑制,展示了对两种功能的精确控制。…