技术

技术

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…

― Advertisement ―

spot_img

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…

More News

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…
spot_img

Explore more

将环境废物转化为燃料:化学循环的力量

将环境中的废物转化为有价值的化学资源可能有助于解决不断增加的塑料、纸张和食物浪费问题,正如最近的研究所强调的。 将环境中的废物转化为有价值的化学资源可能有助于解决不断增加的塑料、纸张和食物浪费问题,正如最近的研究所强调的。 来自俄亥俄州立大学的研究人员取得了关键进展,创造了一种将塑料和农业废物等材料转化为合成气的技术。这种气体主要用于生产化学品和燃料,包括甲醛和甲醇。 通过评估系统在分解废物方面效率的模拟,科学家们发现他们的方法,即化学循环,可以比其他类似的化学过程更有效地生成高质量的合成气。根据该研究的第一作者、俄亥俄州立大学化学和生物分子工程博士生Ishani Karki…

革命性塑料颜料在脱聚合技术中引发 breakthrough

看起来您咖啡杯上的黑色塑料盖具有显著的能力。普林斯顿化学的Stache实验室发现了这个特性,并利用它来回收至少两种重要类型的塑料。 这种增强解聚反应的创新技术使用了一种在许多塑料中常见的添加剂:一种称为炭黑的色素,它使塑料呈现黑色。研究人员通过一种称为光热转化的方法,将强光照射到塑料中的炭黑色素上,启动降解过程。 迄今为止,研究已证明炭黑能够有效分解聚苯乙烯和聚氯乙烯(PVC),这两种塑料在废弃物中属于回收率最低的塑料。通过光热转化,集中光线用于这种色素的塑料上以触发降解过程。 近期的出版物突出了这一潜力。去年底发表在《ACS Central…

革新闪存制造技术

针对特定类型闪存所需的狭窄而深的孔的创建过程变得显著更快,这要归功于一种包含氟化氢等离子体的专门配方。 为了适应紧凑电子设备中所需数据量的增加,深入审视其制造过程至关重要。参与公私部门合作的研究人员正在探索在原子级别构建数字内存的创新方法,以满足对更紧凑数据存储的日益增长的需求。 其中一个倡议致力于改进3D NAND闪存的生产方法,这是一种以垂直方式堆叠数据以提高存储容量的数字内存。最近发表在《真空科学与技术A杂志》上的一项研究报告指出,使用适当的等离子体和其他关键成分可以将这些狭窄深孔的蚀刻速度提高一倍。这项研究涉及来自Lam Research、科罗拉多大学博尔德分校和普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL,隶属于美国能源部)的专家的模拟与实验。…

聚酯棉纺织废料回收解决方案的创新突破

研究人员找到了解决聚棉纺织废料回收的困难问题的方案。该过程以使用超浓盐酸在室温下完全去除织物中的棉花开始。这些棉花转化为葡萄糖,作为生物基产品的原料,包括可再生塑料。剩余的聚酯纤维则可以通过现有的聚酯回收技术进行再加工。 发表在《自然通讯》上,阿姆斯特丹大学(UvA)工业可持续化学小组的一项新研究解决了聚棉纺织废料回收的复杂问题。这种创新方法与Avantium公司合作创建,涉及通过使用超浓盐酸在室温下从织物中提取所有棉花。这个提取过程将棉花转化为葡萄糖,葡萄糖可以用作生物基产品的原料,如可再生塑料。剩余的聚酯纤维可以通过成熟的聚酯回收方法进行处理。 该研究由Gert-Jan Gruter教授主导,他在UvA的范特霍夫分子科学研究所(HIMS)领导工业可持续化学小组。Gruter同时也是Avantium的首席技术官,在那里领导开发可再生和循环聚合物材料及技术的工作,这对从基于化石的经济向可再生、生物基经济转型至关重要。“从纺织废料中的棉花回收葡萄糖是我们目标的重要贡献,因为葡萄糖是生物基产品的基本原料。目前,葡萄糖是从玉米和小麦等作物的淀粉中提取的。随着我们朝着大规模生产生物质塑料的方向发展,世界将需要大量的非食品葡萄糖。” 此外,《自然通讯》论文中概述的程序为回收纺织废料的巨大挑战提供了可行的解决方案。根据Gruter的说法,该方法是第一种有效回收聚棉中棉花和聚酯成分的高效手段。Gruter的博士生Nienke…

复杂优雅的宇宙:超越团块探索其复杂性

新的研究整合了两个重要调查的数据,这些调查探索了宇宙的演变,并发现它可能在某些区域的聚集程度低于早期的假设。这些结果暗示,随着宇宙的年龄增长,它变得更加复杂。 在宇宙历史的进程中,巨大的力量影响着物质,将宇宙重塑为一个日益复杂的结构网络。 由宾夕法尼亚大学的Joshua Kim和Mathew Madhavacheril主导的一项新研究,包括来自劳伦斯伯克利国家实验室的合作者,表明我们的宇宙在大约138亿年的历史中变得“更加杂乱和复杂”,这表明物质的分布并不像以前认为的那样“聚集”。…

揭开微型类星体的秘密:你从未听说过的宇宙巨人

研究人员做出了一项突破性的发现,表明低质量恒星的微类星体可以有效地加速粒子,这显著改变了科学家对宇宙中伽马射线存在的解释。 研究人员做出了一项突破性的发现,表明低质量恒星的微类星体可以有效地加速粒子,这显著改变了科学家对宇宙中伽马射线存在的解释。 我们的星球不断受到来自空间的粒子轰炸。虽然我们通常关注来自太阳系的岩石陨石,它们形成壮观的流星,但对科学家而言,最微小的粒子对于理解宇宙至关重要。从星际空间中旅行的亚原子粒子,如电子和质子,是记录到的最快粒子,被称为宇宙射线。 这些宇宙粒子的起源和加速机制仍然是天体物理学最大的谜团之一。黑洞产生的高速物质喷流被认为是粒子加速的理想位置,但具体如何以及在何种条件下发生的仍不清楚。从我们银河系内发现的最强喷流是由微类星体产生的,微类星体由一个恒星质量的黑洞和一个标准恒星共同公转。当它们靠近时,黑洞开始逐渐吞噬伴星,产生来自周围区域的喷流。 近年来,有越来越多的证据表明,微类星体的喷流作为有效的粒子加速器。然而,尚不确定这些系统在银河系宇宙射线总量中的贡献有多大。理解所有微类星体是否都能加速粒子,或只有少数几个能加速粒子,是回答这个问题的关键。…

揭示来自贝努小行星样本的生命基石

科学家们发现了五种核碱基,DNA和RNA的基本组成部分,在由NASA的OSIRIS-REx任务带回的小行星Bennu样本中。 研究人员在通过NASA的OSIRIS-REx任务从小行星Bennu返回的样本中识别出了五种核碱基——对DNA和RNA至关重要。 小行星是内太阳系中相对较小、无空气的实体,据信在数十亿年前为地球输送水和生命所需的化学成分方面发挥了重要作用。虽然在地球上发现的陨石源自小行星,但它们在我们星球上暴露于湿气和生物活动中,使数据解读变得复杂。最可靠的证据来自直接从小行星的原始环境中采集的未受污染样本。迄今为止,只有日本(通过隼鸟和隼鸟2号)和美国(通过OSIRIS-REx)成功进行了采集任务。 在2023年9月,NASA的OSIRIS-REx任务带回了小行星(101955)Bennu的121.6克材料,标志着有史以来最大的样本返回。由NASA戈达德太空飞行中心的Daniel Glavin博士和Jason…

月球仍然隐藏着秘密:透视其地质活跃的过去

科学家们创造了复杂的约会技术,以检查月球远侧的地质变化,并发现了相对近期活动的迹象。 多年来,科学家们一直在分析月球表面,以了解其复杂的地质和发展历史。月球的海洋 - 大型黑色平原,由固化的熔岩形成 -…

“解锁量子连接:交织核的突破性注册”

在量子技术领域的一项重要突破中,剑桥大学卡文迪什实验室的研究人员成功开发了一种利用半导体量子点内原子的功能性量子寄存器。 这些发现发表在自然物理学上,揭示了一种新型光连接量子位的创造。这是建立量子网络的一步重要进展,其中可靠、可扩展和适应性强的量子节点至关重要。 量子点是由于量子力学现象而表现出独特光学和电子特性的微小实体。这些系统已经在显示技术和医学成像等领域找到了应用。它们在量子通信中的潜力主要源于它们作为明亮单光子源的能力。然而,构建有效的量子网络不仅需要单光子发射,还需要能够与光子相互作用并局部存储量子信息的稳定量子位。最新研究利用构成量子点的原子的固有自旋,创建了一个能够长期保存信息的功能性多体量子寄存器。 多体系统由一组相互作用的粒子组成——在这个案例中是量子点内的核自旋——这些粒子的集体行为可以产生在单独组件中没有的新特性。通过利用这些集体状态,研究人员成功地开发了一个韧性强且可扩展的量子寄存器。 剑桥团队与林茨大学的同事密切合作,能够将13,000个核自旋排列成一种称为“暗态”的集体纠缠配置。该暗态最小化了与周围环境的相互作用,从而带来卓越的相干性和稳定性,因而作为量子寄存器的逻辑“零”态。他们还定义了一个互补的“…

探索量子计算的未来:超分子量子比特研究的突破

研究人员首次成功表明,旋转中心之间的非共价键可以通过自旋混合创造四重态。这一发现突显了超分子化学作为量子技术新材料的制定、开发和扩展的重要工具。 一个法德研究小组,包括来自弗莱堡大学的科学家,已经证明氢键可以促进超分子化学中的高效自旋通信。 量子技术的核心是量子比特(qubits),它是处理信息的基本单位。一个关键的研究领域是识别适合实际应用的材料。分子自旋量子比特被视为有前景的候选者,特别是用于分子自旋电子学和量子传感。所研究的材料可以通过光激发,从而生成第二个自旋中心,然后导致光诱导的四重态。以前,人们认为两个自旋中心之间的相互作用需要足够强以形成四重态,仅当中心通过共价键连接时,这种相互作用才会发生。这种对共价键的依赖由于涉及复杂的合成,极大限制了这些系统在量子技术中的应用。 然而,来自弗莱堡大学物理化学研究所和斯特拉斯堡大学查尔斯·萨多龙研究所的研究人员现在证明,非共价键也促进有效的自旋通信。他们利用一个模型系统,包括一个芘二酰亚胺色素和一个氧化亚氮自由基,这些成分通过氢键在溶液中自组装成功能单元。这种方法的主要优点在于,它允许使用超分子技术构建有序的自旋量子比特网络,从而为测试新分子组合和提升可扩展性打开了大门,而不需要大量的合成工作。 “这些发现突显了超分子化学在为量子研究创造新材料方面的巨大潜力,”弗莱堡大学物理化学研究所的萨宾·里彻特(Sabine…

探索生命的边界:超地球实验室与宇宙探索

  自从第一个系外行星被确认以来已经过去三十年,我们现在已经在银河系内识别出超过7000个这样的天体。然而,还有无数个待发现的行星!与此同时,专注于系外行星的研究者们开始探索它们的特征,以期在宇宙中寻找生命迹象。这一背景凸显了由日内瓦大学(UNIGE)和NCCR PlanetS等国际合作团队发现的被称为HD 20794 d的超级地球。这颗新行星遵循一种不寻常的轨道,使其在恒星的可居住区内外移动。这一重大发现是来自20年精心观察的成果,使用了一些世界上最先进的望远镜。这些发现今天已在《天文学与天体物理学》期刊上发表。…

开创人类启发语言模型的未来

计算机能否像儿童一样学习语言?最近,由那穆尔大学的卡特琳·比尔斯教授和布鲁塞尔自由大学人工智能实验室的保罗·范·埃克教授在《计算语言学》这一知名期刊上发表的一项研究为这个问题提供了新的见解。研究人员呼吁对人工智能学习和处理语言的方式进行重大改变。 “儿童通过与周围的人互动来习得他们的母语。通过玩耍和实验语言,他们努力理解与他们交谈者的意图。这一交互过程,通过有意义的参与学习语言,是人类语言习得的基础,”卡特琳·比尔斯解释道。 “相比之下,今天的大型语言模型(LLMs),如ChatGPT,以不同的方式学习语言,”保罗·范·埃克补充道。“它们分析大量文本,以识别常见的词汇搭配,从而能够生成通常类似于人类作者的文本。虽然这使它们在总结、翻译或回答问题等各种与文本有关的任务上非常有效,但这些模型也面临着重大局限性。它们可能会生成不准确的内容,表现出偏见,难以进行类人推理,并且在开发和运行中需要大量数据和能源。” 研究人员建议一种替代性的方法,让人工智能代理以人类学习的方式学习语言——通过在其环境中进行有意义的交际互动。他们的实验显示,这些代理如何发展与其物理环境和感官体验密切相关的语言结构。这导致了这样的语言模型: 不易生成不准确和偏见,因为它们对语言的理解基于现实世界的互动。…