前瞻技術脈動：光子與量子技術（202502）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年1月10日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202502）

物理學家利用分散式回饋探索光纖計算
需要解決如何提高計算速度和降低能源消耗的問題。為此，可以採用光學計算技術，取代傳統的電腦，從而提升效能並減少能源消耗。

美國海軍研究實驗室(NRL)的團隊發展了一種基於分佈反饋的光纖計算方法，這一創新成果已發表在《Communications Physics》期刊上。該技術利用光學計算的優勢，能增進計算速度、降低能耗，並為資料處理、通訊和人工智慧等領域帶來更快速、更高效的計算技術。本方法利用光學技術加速機器學習算法的執行速度，減少能源消耗，利用固定、隨機光投影來執行有用的計算任務，例如圖像識別和聲納資料分析，以滿足海軍等部門對於快速、高效計算技術的需求。
參考資料：Physicists explore fiber optic computing using distributed feedback. TechXplore. 2024/03/11.

量子計算可揭露關於衰老的新知識
生物系統中的生物過程，從細胞到器官再到整個身體，都存在著許多複雜的系統間交互作用。因此，解釋這些過程需要在多個層次上進行深入分析，而我們所能獲得的生物資料量已達到難以想像的規模。為了更好地理解人類生物學，呼籲採用物理引導的人工智慧方法，並建立一個結合物理與神經網路模型的新領域。

由Insilico Medicine研究團隊發表於《Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science》期刊的文章指出，量子計算可與人工智慧和複雜系統物理學相結合，以革新生物研究，特別是在理解衰老和疾病方面。透過將量子計算整合到對生物系統的研究中，研究人員可深入了解複雜的生物過程，從而推動個人化醫療。研究團隊指出量子計算對分析龐大的生物資料庫至關重要，且需要多模態建模方法來應對生物系統和資料庫的複雜性。量子計算的優勢在於它具有比古典計算方法更優秀的計算速度和能力，能同時解釋生物過程在多個尺度上的交互作用。研究團隊主張採用以物理引導的人工智慧方法來更好地理解人類生物學，為一個結合基於物理和神經網路模型的新領域。
參考資料：Quantum Computing Could Unlock a New Understanding of Aging. SciTechDaily. 2024/03/13.

用於沉浸式投影映射的創新混合光場技術
如何在明亮的環境中有效使用投影映射技術，讓投影圖案保持清晰可見，可以通過運用新穎的萬花筒陣列來實現光線控制和照明調節。

東京工業大學的研究團隊開發了一種用於沉浸式投影映射的混合光場技術，可以解決在明亮環境中使用投影映射技術時所遇到的挑戰。傳統的投影映射方法在明亮的環境中效果不佳，因為背景光會覆蓋整個場景，降低投影目標的對比。這項新技術採用了混合光場技術，並結合了可控光線的萬花筒陣列和用於消除背景光的二元搜尋演算法。透過這種方法，投影機可專注照射目標區域，而另一道可控光源則照亮周圍環境，因此即使在明亮的環境中也能實現高對比度的投影，並且保持非投影物體的自然外觀和陰影，相關研究成果已發表在《IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics》期刊。
參考資料：An innovative mixed light field technique for immersive projection mapping. TechXplore. 2024/03/18.

凌駕於矽之上：基於磁振子的計算技術問世
磁振子是磁性有序體中的量化集體自旋波激發，研究這些集體模式間的交互作用對於理解系統中的基本多體效應，以及推動基於磁振子的高速資訊傳輸與處理設備的發展至關重要。

由UCLA、MIT、University of Texas at Austin和University of Tokyo研究團隊發表於《Nature Physics》期刊的研究成果指出，該團隊在磁振子學領域取得了進展，揭露了磁振子如何進行非線性交互作用，為實現更快、更穩定的計算技術的關鍵。研究團隊使用太赫茲雷射脈衝引起兩種不同類型的磁振子交互作用，展現出非線性反應。太赫茲雷射技術通常應用於化學和醫學成像，但在該磁振子研究中發揮了至關重要的作用，為超快速電腦記憶體的潛在應用提供了可能性。該研究是由Department of Energy、Alexander von Humboldt Foundation和Gordon and Betty Moore Foundation等機構資助。(1335字；圖1)
參考資料：Eclipsing Silicon: The Emergence of Magnon-Based Computing Technologies. SciTechDaily. 2024/02/21.

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