IBM-ov kvantni stroj brži od klasičnog superračunala

Istraživači tvrtke BlueQubit i fizičar Tigran Sedrakyan izveli su složeni eksperiment uzorkovanja nasumičnih krugova (RCS) na IBM-ovom 120-kubitnom kvantnom procesoru Nighthawk r2. Koristeći standardnu računalnu infrastrukturu u oblaku i bez posebnih laboratorijskih kalibracija, procesor je generirao milijun uzoraka u samo 19 sekundi. Izračuni pokazuju da bi klasičnom superračunalu Frontier za isti zadatak, koji zahtijeva oko 1,2×10²⁷ operacija, trebalo čak 110 godina.

Ovo je prva demonstracija kvantne prednosti izvedena na komercijalnoj platformi koju teoretski može replicirati bilo koji napredniji korisnik, a tehnički detalji eksperimenta dostupni su u znanstvenom radu na platformi arXiv.

Pametna cipela radi bez baterija

Praćenje obrazaca hoda ključan je biomarker za rano otkrivanje i praćenje neuroloških poremećaja poput Parkinsonove bolesti ili ozljeda kralježnice, no današnji pametni uređaji brzo prazne baterije zbog energetski zahtjevne umjetne inteligencije. Inženjeri Sveučilišta Rutgers doskočili su tom problemu razvojem pametne sportske cipele koja funkcionira potpuno bez baterija.

Sustav, opisan u časopisu Science Advances,koristi triboelektrični efekt, energiju pritiska i trenja svakog ljudskog koraka za napajanje ugrađene elektronike i mikrokontrolera. Zahvaljujući optimiziranom edge-AIalgoritmu koji obrađuje podatke lokalno na čipu uz potrošnju od svega 86 mikrovata, prototip s točnošću od 95,4 % prepoznaje aktivnosti poput trčanja ili penjanja uz stube, precizno broji korake i procjenjuje potrošene kalorije bez potrebe za spajanjem na Internet ili punjač.

Savitljivi biohibridni robot

Tanki, dvodimenzionalni aquabotdjelo je robotičara s MIT-a. Njegov se kostur sastoji od hidrogelnog filma veličine žvakaće gume, a pokreće ga tek jedan sloj živih mišićnih stanica tanji od vlasi kose. Stanice su genetski modificirane da reagiraju na svjetlost, što istraživačima omogućava da bljeskanjem plavog lasera selektivno aktiviraju lijevu ili desnu peraju te tako kontroliraju smjer i brzinu kretanja kroz vodeni labirint.

Ovaj napredni 2D dizajn, opisan u časopisu Advanced Functional Materijals,troši manje stanica od glomaznih 3D modela i pritom, kažu, ostvaruje čak 20 puta veću gustoću sile po volumenu tkiva. Robot uz to može plivati brzinom od četiri duljine tijela u minuti i zadržati operativnost u vodi dulje od 30 dana.

Umjetna ultrazvučna sinapsa nadahnuta dupinima

Tradicionalni piezoelektrični materijali koji pretvaraju mehaničke impulse u električnu energiju iznimno su krhki i skloni pucanju pod opterećenjem. Kako bi riješili taj problem, istraživači južnokorejskog Sveučilišta Sungkyunkwanrazvili su rastezljivi nanokompozit koji spaja fleksibilni polimer s piezoelektričnim nanočesticama barijeva titanata. Koristeći ovaj elastični materijal izradili su umjetnu ultrazvučnu senzornu sinapsu koja oponaša sustav eholokacije kod dupina.

Uređaj, predstavljen u časopisu Advanced Materials, stabilno radi pod vodom, zadržava visoke performanse čak i kada se rastegne za 50 posto svoje duljine te detektirane ultrazvučne valove izravno pretvara u električne signale koji se pohranjuju u umjetnom sinaptičkom tranzistoru, baš poput bioloških živčanih stanica.

Elektrolizator bez membrane

Kako bi spriječili miješanje vodika i kisika, konvencionalni elektrolizatori koriste osjetljive i skupe membrane. No, sad su istraživači Sveučilišta Keele razvili elektrolizatorkoji uopće nema membranu. Umjesto uobičajene reakcije izdvajanja kisika na anodi, sustav za elektrosintezu koristi molekule dobivene iz biomase i otpada od hrane.

Taj proces potpuno eliminira stvaranje opasnog kisika, a kao nusproizvod daje kiselinu FDCA, visokovrijednu sirovinu i održivu zamjenu za petrokemikalije u proizvodnji ekološke plastike. Zahvaljujući jeftinim katalizatorima na bazi nikla i smanjenom radnom naponu ispod 1,5 V, uređaj drastično smanjuje potrošnju struje i troškove proizvodnje zelenog vodika, piše časopis ACS Electrochemistry.

Optički sat od lutecija, najtočniji mjerač vremena

Dosadašnji standardi mjerenja vremena temeljeni na ceziju odlaze u povijest pred novom generacijom optičkih atomskih satova, a najnoviji rekorder stiže iz Azije. Znanstvenici Centra za kvantne tehnologije (CQT) pri Nacionalnom sveučilištu u Singapurukonstruirali su atomski sat od lutecija koji je izmjerio svoju frekvenciju prijelaza na čak 19 decimalnih mjesta. To daje sustavnu nesigurnost od svega 1×10⁻¹⁹.

Razina preciznosti toliko je ekstremna da satovi reagiraju na relativističko usporavanje vremena pod utjecajem gravitacije čak i pri visinskoj razlici od svega nekoliko milimetara. Zbog toga ovaj uređaj, opisan u časopisu Nature,postaje moćan alat za geodeziju, mapiranje gravitacijskog polja i testiranje temeljnih zakona fizike, a ujedno je i vodeći kandidat za službeno redefiniranje sekunde koje međunarodna tijela planiraju za 2030. godinu.

Fleksibilna elektronička koža

Tradicionalna elektronička koža oslanja se na pojedinačne piksele, što ograničava njezinu razlučivost na manje od 100 dpi i zahtijeva složene vanjske zaslone za prikaz podataka. Kako bi riješili taj problem, istraživači Nacionalnog sveučilišta u Singapururazvili su eLuminator, ultratanku elektroničku kožu bez piksela koja izravno pretvara pritisak u svjetlost.

Tehnologija se temelji na mehano-elektroluminiscentnom odzivu: pod utjecajem dodira uređaj trenutačno generira uzorke vidljive svjetlosti koji točno mapiraju oblik i jačinu pritiska. S prostornom rezolucijom od 30 mikrometara (847 dpi), eLuminator je dovoljno precizan da u stvarnom vremenu snimi fine linije otisaka prstiju. Ova umjetna koža debela je svega 70 mikrometara, može se rastegnuti preko 100 posto svoje duljine i stabilno podnosi više tisuća ciklusa opterećenja u rasponu pritiska do 180 kPa, piše časopis Nature Materials.

Mreža ljudskih mini-mozgova razvila bazični oblik učenja

Istraživanje živog ljudskog mozga strogo je ograničeno etičkim pravilima, zbog čega znanstvenici u laboratorijima uzgajaju moždane organoide, trodimenzionalne nakupine tkiva razvijene iz matičnih stanica pacijenata. Kako bi proučili kako se u živčanom tkivu razvijaju funkcionalni krugovi, neuroznanstvenici Sveučilišta u Tokiju spojili su ove mini-mozgove u modularne mreže pomoću posebnih čipova s elektrodama.

Mreže sastavljene od tri moždana organoida uspjele su kroz dva tjedna električne stimulacije “naučiti” razlikovati izvore dolaznih signala. Otkriće, predstavljeno u časopisu Communications Biology,sugerira da je modularna i regijska podijeljenost, kakvu ima i pravi mozak, temeljni strukturni preduvjet za obradu složenijih informacija i plastičnost živčanih stanica.

Kvantni senzori u dijamantima

Mjerenje iznimno slabih biomagnetskih signala ljudskog tijela, poput elektrokardiografije (MCG), dosad je zahtijevalo glomazne uređaje i skupo hlađenje tekućim helijem. Fizičari Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzuriješili su ovaj problem razvojem kompaktnog magnetometra koji stabilno radi na sobnoj temperaturi.

Istraživači su iskoristili dušikove praznine unutar kristalne rešetke dijamanta. Ti nano-defekti iznimno su osjetljivi na okolna magnetska polja. Nova tehnologija, opisana u časopisu Science Advances, omogućava izradu malih, jeftinijihmedicinskih senzora za rano i precizno otkrivanje srčanih poremećaja poput miokarditisa, ali i neuroloških stanja poput epilepsije.