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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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揭开磁各向异性的秘密:BESSY II 的创新突破

在柏林的BESSY II设施,研究人员成功测量了单个分子所记录的最高磁各向异性。更高程度的各向异性表明,分子是更有效的分子纳米磁体。这些纳米磁体在各种应用中具有重要潜力,尤其是在节能数据存储方面。 在柏林同步辐射源BESSY II,研究人员成功测量了单个分子所记录的最高磁各向异性。更高程度的各向异性表明,分子是更有效的分子纳米磁体。这些纳米磁体在各种应用中具有重要潜力,尤其是在节能数据存储方面。该研究涉及来自马普科尔实验室(MPI KOFO)、马普化学能量转化研究所(MPI…

照明创新:扭曲爱迪生灯的迷人魅力

密歇根大学的研究人员展示了类似于爱迪生灯泡的技术可以产生明亮的扭曲光。这一发现不仅增强了我们对基础物理的理解,还为机器人视觉系统等应用开辟了新的可能性,利用以螺旋形状穿越空间的光。 “使用电子或光子发光等传统方法产生足够的亮度以实现扭曲光是具有挑战性的,”增稀大学化学工程的兼职研究调查员兼本周《科学》封面研究的主要作者Jun Lu表示。 “我们逐渐意识到我们有一种长期存在的方法来创造这些光子——一种不依赖于电子和光子激发的方法,而是类似于爱迪生开发的技术。” 任何具有热量的物体,包括我们身体,持续发射与其温度相对应的光子(光粒子)。当一个物体与环境保持相同的温度时,它吸收等量的光子,这一现象被理想化为“黑体辐射”,因为黑色吸收所有频率的光。…

未来的太阳能氢气生产驾驶

在纳米化学领域,研究人员在可持续和高效从水中利用太阳能生产氢气方面取得了显著突破。 在一项涉及弗林德斯大学和来自南澳大利亚、美国和德国的合作伙伴的最新研究中,科学家们发现了一种新的太阳能电池工艺,这可能在未来的光催化水分解技术中发挥重要作用,以生产绿色氢气。 当与由美国的保罗·马加德教授领导的催化剂配对时,这项研究突出了新发现的一类动力学稳定的“核心-壳层Sn(II)-钙钛矿”氧化物太阳能材料,其作为产生清洁氢能所必需的氧气演化反应的催化剂,展现出良好前景。 这些发现发表在经过同行评审的期刊物理化学化学物理上,为利用零温室气体排放源和负担得起的高效电解方法推进无碳“绿色”氢气技术开辟了新的途径。 弗林德斯大学纳米科学与技术研究所的首席作者格特·安德森教授评论道:“这项研究标志着在理解如何稳定这些锡化合物以便在水相环境中有效使用方面的重要一步。”…

发现制作星形圣诞布丁的创新方法

研究人员最近发现了与一对被称为Arp220的合并星系中一圈气体和尘埃相关的磁场,跨度达几百光年。他们相信这些区域可能对创造将氢气转化为年轻恒星的完美环境至关重要。 天文学家首次发现了可能是星形成的重要组成部分,类似于蒸汽烹饪圣诞布丁的方式。 就像压力锅依靠砝码来维持烹饪所需的压力一样,合并的星系可能需要磁场来建立理想的星形成条件。 迄今为止,实际存在这种磁力的情况仅仅是被假设而并未被证实。 由帝国学院的天体物理学家大卫·克莱门茨博士领衔的全球科学家团队发现了与名为Arp220的合并星系内巨大气体和尘埃盘相关的磁场迹象。…

创新技术为钻石制造的突破铺平道路

一个研究小组在极薄且柔韧的钻石膜的大规模生产方面取得了显著突破。 由香港大学电气与电子工程系副教授朱志勤教授带领的研究团队,与机械工程系的林元教授共同开发了一种用于大规模生产超薄和超柔性钻石膜的开创性方法。他们与南方科技大学助理教授李贵希教授和北京大学东莞光电研究院的王琦教授合作。 这些极其薄且柔韧的钻石膜兼容现有的半导体制造方法,使得可以制作各种电子、光子、机械、声学和量子设备。 团队的新型边缘暴露剥离技术允许快速且规模化地生产独立的钻石膜。这种新方法比传统方法高效得多,后者往往耗时长、成本高且尺寸有限。值得注意的是,这一创新工艺可以在仅仅10秒内生产出一个两英寸的晶圆,提供了无与伦比的速度和可扩展性。 这些钻石膜的超平滑表面对于高精度微制造至关重要。它们的柔韧性也为下一代柔性和可穿戴电子及光子技术的发展铺平了道路。研究小组预计在电子、光子、机械、热学、声学和量子技术领域将出现可观的工业机会。…

革命性软件揭示细胞通信的奥秘

  SMART,一款前沿软件工具,简化了生物学中信号处理过程的研究。其发现可能加速包括系统生物学、药理学和生物医学工程在内的各种生命科学领域的研究。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员开发并评估了一种新的软件工具,称为反应和运输的空间建模算法(SMART)。该工具有效模拟细胞信号网络,这是分子相互作用的复杂系统,使细胞能够响应来自其环境的各种信号。细胞信号过程的复杂性包括许多不同的步骤,并且受到细胞及其成分的三维结构的严重影响,导致当前软件很难进行模拟。SMART解决了这些挑战,可能会加速生命科学领域的进展,包括系统生物学、药理学和生物医学工程。 该团队在多个层次的生物系统中成功测试了这一新软件,从细胞信号反应到粘附因子、特定区域神经元和心脏肌肉细胞中的钙释放,以及一个完整的线粒体模型内的ATP(细胞能量分子)生产。通过提供一个多功能、精确和高效的细胞信号网络建模工具,SMART促进了更全面的模拟,增强了我们对细胞活动的理解,并有助于新治疗方法的发展,以对抗人类疾病。 这项研究已在期刊Nature…

革命性的能源储存:固态电池的前景

固态电池研究的进展正导致更安全、更持久的能源存储选项。最近的评审强调了无机固体电解质的重要进展及其对改善电池性能的影响。该研究还讨论了主要挑战,如界面兼容性,并提出了未来电池技术的创新解决方案。 固态电池技术的快速进展为能源存储解决方案开启了新的大门,这可能改变包括电动汽车和可再生能源系统在内的各个行业。电解质设计的创新在这一进程中发挥了重要作用,提高了高性能全固态电池(ASSBs)的性能和进展。 最近的一篇评审文章全面审查了这些进展,并总结了在ASSBs中使用的无机固体电解质(ISEs)的当前研究。研究人员调查了像氧化物、硫化物、氢硼酸盐、反钙钛矿和卤化物等材料在为下一代电池提供动力中的重要性。这些物质不仅作为电解质,还作为阴极和界面层以提高电池的效率和安全性。 “我们专注于这些材料合成的最新突破,强调了允许精确调整其属性以满足ASSBs所需高标准的创新技术,”东北大学先进材料研究所(AIMR)的副教授Eric Jianfeng…

革新基因工程:通过先进的RNA技术实现细胞编程的未来

研究人员开发了一种新技术,增强了合成基因电路的准确性和集成密度。 POSTECH的金钟敏教授研究团队开发了一种新型技术,以提高合成基因电路的准确性和集成密度。 该团队由POSTECH生命科学系的金钟敏教授及研究生高贤秀和崔承道领导,推出了“合成翻译耦合元件(SynTCE)”。这一创新显著提高了合成生物学中使用的基因电路的准确性和集成密度。他们的研究成果最近发表在了《核酸研究》期刊上,这是分子生物学和生物化学领域的一本权威期刊。 “合成生物学”是一门通过利用自然和工程化的基因调控工具赋予生物体新能力的学科。通过合成生物学改造的生物体在许多领域都有应用,比如治疗疾病、创造可以降解塑料的微生物以及生产生物燃料。一个关键方面是“多顺反子操纵子”系统,其中多个基因一起被表达以形成执行特定功能的复合体,从而以最小的资源优化编码效率。 然而,设计复杂的基因电路需要最小化生物组件之间的干扰,并增强编码密度以有效集成基因电路。使用合成RNA为基础的翻译调控组分常常在管理多个基因和实现高精确度方面面临挑战,因为蛋白质翻译过程的干扰。…

AI在转变医疗病历审查中的潜力:一项开创性的研究

研究人员开发了一种复杂的语言模型,能够分析医疗记录,以检查患有注意缺陷多动症(ADHD)的儿童在开始新药物治疗后是否接受了适当的随访护理。 在斯坦福医学中心,科学家们创建了一种人工智能工具,审查电子病历中大量的医生笔记,帮助识别旨在改善患者护理的趋势。 医疗专家通常需要仔细检查大量医疗记录,以获取有关患者护理的见解。然而,最近的研究结果表明,大型语言模型——擅长识别复杂文本中的模式的人工智能系统——可以自动化这一劳动密集型过程,从而产生具有实际意义的结果。例如,这些人工智能工具可以跟踪患者记录中的危险药物相互作用,或协助医生判断哪些患者可能对特定治疗有良好或不良反应。 这种人工智能工具的详细信息发表在12月19日在线发布的《儿科医学》杂志上,旨在分析医疗记录,并确定被诊断为注意缺陷多动症(ADHD)的儿童在开始新药物治疗后是否接受了必要的随访护理。 研究的首席作者、儿科助理教授Yair…

暗能量的神话:揭示我们“凹凸不平”宇宙背后的真相

研究人员调查宇宙扩张之谜,声称科学界最大的谜团之一——暗能量——可能并不存在。 在过去的一个世纪里,物理学家们普遍认为宇宙在各个方向上均匀扩张。他们引入了暗能量的概念来填补对基础物理理解的空白,但这一有争议的观点始终面临挑战。 最近,新西兰基督城坎特伯雷大学的一组物理学家和天文学家开始推翻这一传统观点。通过增强对超新星光模式的分析,他们证明宇宙的扩张方式更加复杂且“块状化”。 他们的新发现支持宇宙扩张的“时间景观”模型,这一模型消除了对暗能量的需求。根据该模型,光的变化并不是由于宇宙加速,而是与我们测量时间和距离的方式有关。 这种观点考虑了重力对时间的影响;因此,在空旷空间中的完美时钟比在星系中浸没的时钟走得更快。…

革命性医学病历审查:人工智能在医疗研究中的作用

研究人员开发了一种旨在分析医疗记录的大型语言模型,主要用于评估被诊断为注意缺陷多动障碍(ADHD)的儿童在开始新药物治疗后是否接受了适当的随访护理。 在斯坦福医学中心,研究人员创建了一种能够分析电子医疗记录中大量医生笔记的人工智能(AI)系统,识别可能有助于改善患者护理的趋势。 传统上,专家必须仔细审查无数医疗图表,以寻找与护理相关的重要问题的答案。然而,最近的研究表明,大型语言模型——能够识别复杂文本中的模式的人工智能技术——可以自动化这一劳动密集的过程,提供有实际益处的发现。例如,这些人工智能工具可以追踪医疗记录中的风险,如不良药物相互作用,或者帮助医疗服务提供者识别可能对特定治疗产生有利或不利反应的患者。 该人工智能工具的详细信息发表在12月19日的《儿科》期刊上,专门设计用于从医疗记录中确定注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童在开处方新药物后是否接受了必要的随访护理。 “该模型使我们能够发现ADHD管理可以改进的领域。”研究的首席作者、儿科助理教授Yair…

革命性的连接:通过主动互联网电缆实现的首次量子传送突破

量子瞬移有潜力实现几乎瞬时的长距离通信。然而,在互联网电缆中,瞬移所需的光子在用于标准通信的众多光粒子中会丢失。最近的一项研究测量了光散射,以确定光子放置的最佳位置,确保它们不受其他粒子的影响。这种方法在传输常规互联网流量时得到了有效测试。 西北大学的工程师们首次成功地通过已经用于互联网通信的光纤电缆演示了量子瞬移。 这一突破为将量子通信与现有互联网基础设施整合提供了令人兴奋的机会,显著减少了为分布式量子传感或计算而需要的单独设置。 研究结果将于星期五(12月20日)在期刊Optica上发表。 西北大学的Prem…