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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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革命性光刻技术:深紫外微型LED显示芯片的突破

在一个有望改变半导体行业的重要进展中,香港科技大学工程学院的工程师们创造了一个前所未有的深紫外(UVC)微LED显示阵列,专门用于光刻机。这个最先进的UVC微LED展示了无掩模光刻技术的潜力,因为它提供了足够的光输出功率密度,从而允许更快地曝光光刻胶薄膜。 在一个有望改变半导体行业的重要进展中,香港科技大学工程学院创造了一个前所未有的深紫外(UVC)微LED显示阵列,专门用于光刻机。这个最先进的UVC微LED展示了无掩模光刻技术的潜力,因为它提供了足够的光输出功率密度,从而允许更快地曝光光刻胶薄膜。 这项研究由香港科技大学先进显示与电子技术国家重点实验室的创始主任郭海星教授主持,与南方科技大学和中国科学院苏州纳米技术研究所合作完成。 光刻机在半导体制造中至关重要,使用短波紫外光创建具有不同设计的集成电路芯片。然而,传统的汞灯和深紫外LED光源存在一些缺点,包括设备体积大、分辨率低、能源消耗高、光效低,以及光功率密度不足。 为了解决这些问题,研究团队构建了一个无掩模光刻原型平台,并利用该平台通过深紫外微LED进行无掩模曝光,首次生产出微LED设备,提高了光提取效率、热分布,并在整个制造过程中减轻了外延应力。…

革命性算法在无需更换雷达的情况下提高分辨率

工程师们创建了一项突破性的信号分析技术,改善了雷达的距离分辨率,并可以适应各种雷达系统。 由DGIST汽车技术部的金相东和金奉锡领导的合作研究团队(由李焕宇校长领导)推出了一种雷达信号处理技术,显著提升了当前低分辨率雷达系统的分辨率。这一进展使得利用现有硬件实现准确的物体检测成为可能,消除了扩展带宽的必要性。 目前,汽车和航空航天领域的雷达系统需要分辨率增强技术来提高物体识别的准确性。通常,这可以通过增加带宽或采用复杂的超高分辨率算法来实现,这会导致更高的费用和系统复杂性增加。 研究团队发现雷达信号包络中隐藏的额外信息可以被利用。借助这一见解,他们创建了一种新颖的算法,检查这些信号的轮廓特征。这项最先进的技术在不需要扩展带宽的情况下增强了目标区分能力,通过现有雷达设备上的信号处理几乎将分辨率翻倍。此外,它还可以准确识别车辆内外的物体。 来自DGIST汽车技术部的金奉锡博士表示:“我非常激动我们的研究在《IEEE传感器杂志》中得到了展示。我们将继续通过持续研究来完善这项技术,以促进其在自动驾驶汽车和各种工业环境中的实际应用。”…

利用太阳能:自充电超级电容器的创新

一个研究小组通过将超级电容器与太阳能电池结合,实现了令人瞩目的63%的能量存储效率和5.17%的整体效率。 DGIST(在李坤武校长领导下)的高级研究员金正民,以及庆北国立大学RLRC(在许永宇校长领导下)的研究员李达敏,开发了一种先进的自充电能量存储系统,该系统旨在有效存储太阳能。该团队通过在电极中实施基于过渡金属的材料,显著提高了传统超级电容器设备的输出,推出了一种将超级电容器与太阳能电池相结合的新型能量存储解决方案。 研究人员使用镍基碳酸盐和氢氧化物的复合材料制成电极,通过添加锰、钴、铜、铁和锌等过渡金属离子,提高了导电性和稳定性。这一创新显著提高了能量存储设备的效率,在能量密度、功率密度和充放电循环的可靠性上都取得了显著进展。 值得注意的是,这项研究记录的能量密度为35.5 Wh…

革命性三层电池提升防火与爆炸安全性

一支团队创造了一种可靠且高效的聚合物基固体电解质,适用于智能手机、电动车和能量存储。 由首席研究员金在贤领导的DGIST能源与环境技术部门的研究人员取得了显著进展,开发了一种采用“三层固体聚合物电解质”的锂金属电池。这一创新设计极大地提高了防火安全性,并延长了电池的使用寿命。这项研究的发现与各种应用相关,包括电动车和大规模能量存储解决方案。 传统的固体聚合物电解质电池常常因结构限制而难以与电极有效接触。此外,这些电池没能解决“枝晶”问题,即锂在充放电周期中形成树状结构。枝晶是一个严重的问题,因为它们的不规则生长可能会干扰电池内部的连接,从而导致火灾或爆炸。 为了解决这些挑战,研究团队为电解质设计了一种三层结构。每一层都具有特定功能,显著提高了安全性和性能。这种先进的电解质使用“十溴联苯乙烷(DBDPE)”来增强防火性能,使用“沸石”来提高电解质的强度,以及高浓度的锂盐“锂双(三氟甲基磺酰)亚胺(LiTFSI)”以确保锂离子的快速移动。 三层电解质包括一层强大的中间层,增强了机械强度,而较软的外层确保出色的电极接触,使锂离子能够轻松移动。这一设计不仅加快了锂离子的移动,还有效减轻了枝晶形成,从而提高了能量传输速率。…

利用自然的火花:一种环保反应器将空气和水转化为氨

根据自然过程(包括闪电)如何产生氨的线索,一个团队发明了一种反应器,该反应器从大气中的氮和水中生成这种重要化学物质,且不排放碳。 你可能真的要感谢哈柏-博施法。 这种重要的工业化学反应将氢和氮结合在一起产生氨,对生产合成肥料至关重要,这些肥料养活了全球相当大一部分人口并推动了上世纪的人口增长。 然而,这种方法可能对未来的代际产生风险。该过程约占全球能源消耗的2%,所用氢气主要来源于化石燃料。 受到自然自身产生氨的方式(例如通过闪电)的启发,布法罗大学的研究团队设计了一种反应器,该反应器利用空气中的氮和水合成氨,同时不留下碳足迹。…

揭示平面磁场引起的霍尔效应的新视角

研究人员报告称,面内磁场可以在某些薄膜中诱导异常霍尔效应,特别是在EuCd2Sb2中。他们发现这些磁场改变了电子结构,导致显著的面内异常霍尔效应。这些发现为在磁场中管理电子输运开辟了新的途径,这可能推动磁传感器技术的发展。 根据东京科学研究所的科学家,面内磁场是产生EuCd2Sb2薄膜中异常霍尔效应的关键。通过研究这些磁场如何影响电子结构,研究人员识别出显著的面内异常霍尔效应。这些结果可能导致在存在磁场的情况下调节电子输运的新方法,从而有可能惠及磁传感器领域。 霍尔效应是材料科学中的一个重要概念,发生在材料中的电流受到磁场影响时,导致与电流和磁场均垂直的电压。虽然这一效应已在与面外磁场相关的研究中广泛探讨,但对面内磁场影响的研究却相对稀缺。 近来,面内磁场因其能够揭示材料中新行为而受到越来越多的关注,特别是在那些具有独特电子能带结构的材料,如EuCd2Sb2。 在这一背景下,由东京科学研究所(Science…

青少年与他们的智能手机:与家人和朋友的联系

一组研究团队探讨了巴斯克自治区11至12岁儿童的数字习惯。他们的发现显示,这些儿童中有三分之二拥有智能手机,主要用于与家人和朋友的沟通。值得注意的是,在这个年龄段,接触社交媒体主要是观看视频,而非创造内容。 孩子收到第一部手机的那一刻,可能会让许多父母感到焦虑。有关智能手机使用风险的担忧促使采取多种努力,旨在推迟这一里程碑。研究表明,在强制性中等教育的第一年,所有学生通常会在13至14岁时拥有手机。意识到这一趋势,专注于教育与科技关系的巴斯克大学UPV/EHU的Weablearner研究团队决定在小学最后一年进行调查,探讨儿童数字环境。因此,他们关注了11至12岁儿童使用的设备及其用途。 “这个年龄段的研究至关重要,因为虽然他们的数字习惯开始在更早的时间形成,但通常在此时他们会收到自己的手机,标志着一个重大的转变。接收到智能手机已成为进入新时代的成年礼。这象征着他们步入青春期,进入社交媒体世界,并最终引入了一个独立的在线世界。这一发展令许多家庭感到担忧,且对科技的恐惧心理逐渐浮现。因此,我们旨在揭示现实,”研究人员Eneko Tejada解释道。 共有356名来自六所公立职业培训学校的学生参与了这项研究。三分之二的学生表示他们拥有手机,其中三分之一在新学年开始前就拥有智能手机。Tejada指出:“虽然我们不能声称11至12岁的儿童中拥有智能手机很普遍,但很可能在不久的将来会成为常态。”…

弥合差距:安卓面部表情的革命性进展

即使是最逼真的仿生人,当其面部表情与情绪不一致时,也可能引发不适。一种传统的方法被称为“拼接法”,用于动画面部动作,但它有其局限性。一支研究团队介绍了一项创新技术,利用“波形运动”实时生成复杂表情,避免任何尴尬的过渡。该系统反映内部情感,改善机器人与人类之间的情感互动,这可能使仿生人看起来更像人类。 来自大阪大学的研究人员创造了一项技术,使仿生人能够表达其情感状态,比如“兴奋”或“困倦”,通过生成叠加的减弱波面部动作。 即使一个仿生人看起来如此逼真,以至于在照片中可以被误认为人类,但在现实中看到它移动仍然会有些令人不安。尽管它可以微笑、皱眉或表现出其他可识别的表情,但识别这些表情背后的特定情感状态可能会很有挑战性,导致对其真实感受的不确定性和不安的感觉。 传统上,采用“拼接法”来让能够移动各种面部部件的机器人,允许它们长时间表现面部表情。这种方法需要多个预定义的动作场景,以避免在这些场景之间过渡时出现不自然的面部运动。 然而,这带来了实际困难,例如需要提前准备复杂的动作场景,减少过渡期间明显的尴尬动作,并微调动作以微妙地管理传达的情感。…

可伸缩技术中颜色的潜在隐藏价值

研究团队通过全球首个蛇形结构可视化加速可伸缩技术商业化。 POSTECH的一个团队通过开发一种实时分析和可视化“蛇形”结构变形的技术,达成了一个重要里程碑,这是可伸缩技术的一个关键要素。这个创新过程通过颜色变化来描绘这些结构是如何变形的。该研究由电子工程系的崔秀锡教授领导,博士候选人包括韩尚贤、申俊浩、朴智允,以及硕士生杨赫俊和南承敏。研究成果发表在国际期刊《先进科学》2023年12月的在线期刊上,并在封底上进行了重点介绍。 可伸缩技术:通过灵活设计转变下一代电子产品 柔性和可塑性电子产品的发展已经从简单的可弯曲和可折叠设计进化到完全可伸缩的系统,这使得自由形状变形成为可能。可伸缩技术在显示器、传感器、半导体、电子皮肤、生物仿生机器人和智能服装等多个领域变得越来越重要。 可伸缩技术的基础建立在两个主要方法上:制作用于像橡胶一样的弹性材料和设计与现有的半导体、显示器、电极和传感器技术完全兼容的可伸缩结构。在这种背景下,蛇形互连因其波浪形、灵活的设计而成为提供非可伸缩电子部件所需弹性的关键。为了增强这项技术,深入理解在拉伸过程中结构特征和变形机制是至关重要的。…

革命性聚合物为先进数据存储解决方案铺平道路

一种革命性高密度数据存储材料提供了一种更高效和环境友好的数据擦除和回收方法,为硬盘驱动器、固态驱动器和闪存提供了一个可行的替代方案。 这种经济实惠的聚合物将数据编码为微小的“凹陷”,形成只有纳米级大小的显微代码,显示出具有存储比传统硬盘驱动器 significantly 更多数据的能力。 弗林德斯大学查克实验室的新聚合物可以在几秒钟内通过短暂的热脉冲删除信息,允许多个重复使用,正如《先进科学》杂志上发表的一项重要新研究中所详细介绍的那样。…

重振科技:一种创新的氧氩分离方法

研究人员开发了一种新的有效材料,结合了固体的吸附特性和液体的溶解能力,以增强从气体中分离氧气的效果。这项创新不仅旨在提供更实惠的氧气,还希望分离各种气体,以实现更广泛的工业应用和管理温室气体排放。 研究人员开发了一种新的有效材料,结合了固体的吸附特性和液体的溶解能力,以增强从气体中分离氧气的效果。这项创新不仅旨在提供更实惠的氧气,还希望分离各种气体,以实现更广泛的工业应用和管理温室气体排放。 高效的气体分离在许多领域都是至关重要的,包括医疗保健和能源制造。然而,从气体混合物中提取氧气面临着重大的技术障碍。由于氩气和氧气等气体具有相似的物理特性,因此它们的分离非常具有挑战性。名古屋大学的松田亮太领导的团队创造了一种创新的多孔金属有机框架 (MOF),引入了一种新的气体分离策略,利用一种称为“吸附-溶解”机制的综合效应。他们的研究详细刊登于《Nature Communications》期刊上。…

“释放新寿命:下一代锂离子电池背后的秘密”

一个研究团队通过减少氧气释放开发了持久的锰基阴极。 由POSTECH电池工程系的洪志贤教授和林国炫博士领导的团队,创造了一种革命性的方法来延长富锂层状氧化物(LLO)材料的使用寿命,该材料被认为是锂离子电池(LIBs)下一代阴极。这项重要进展极大地延长了电池的使用寿命,已在能源期刊Energy & Environmental Science中刊登。…