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前瞻技術脈動：光子與量子技術（202401）

關鍵字：資料經濟(data economics)；大數據應用；光子晶片；數據傳輸；量子力學；金屬延展性；飛航推進系統；核反應堆；量子點；膠體量子點；紅外光；紅外雷射；感測器；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年1月5日
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圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202401）

新型高效電腦晶片可以減少數據中心的用電量
隨著大數據應用和資料經濟的趨勢，數據中心的數量快速增加。Facebook、亞馬遜、微軟和谷歌等許多公司都生產和消費大量數據，美國有超過2,600個數據中心，設置有資通訊的儲存、處理、傳遞和其他應用設備，也因此數據中心每平方英尺(建築面積)消耗的能源比傳統辦公室多50倍，約占美國總用電量的2%。
 
俄勒岡州立大學的研究人員設計出一種超節能方法，用於補償導致光子晶片退化的溫度變化，此類晶片將構成未來數據中心和超級電腦的高速通訊主幹。光子晶片的問題在於需要大量能量來保持溫度穩定和高效能，新的技術將使用光子(光粒子)來取代傳統電腦晶片的電子，光子以光速移動，可以實現極其快速、節能的數據傳輸，可以將溫度控制所需的能量減少一百萬倍以上。
參考資料：Breakthrough in computer chip energy efficiency could cut data center electricity use. NSF, 2023/06/21.
 
研究人員開發了一種獨特的量子力學方法來確定金屬的延展性
美國能源部埃姆斯國家實驗室開發了一種新的預測方法，透過局部晶格變形指標來預測多元合金的延展性。該指標考慮了不同原子大小和形狀對真實材料的影響，結合局部化學環境中的電負性差異和價電子數的加權平均，有效地評估材料的延展性。實驗中發現，這種方法能高效地在大量合金組合中快速篩選，準確地預測各類多元合金的延展性行為，從而節省了實驗時間和資源。這種預測方法有助於增加多元合金的設計效率，尤其是在高溫環境下的應用，如飛航推進系統、核反應堆、渦輪機等能源領域，相關成果已發表在《Acta Materialia》期刊。
參考資料：Researchers develop a unique quantum mechanical approach to determining metal ductility. phys.org, 2023/08/14.
 
科學家展示了利用量子點製造紅外光的新方法
美國芝加哥大學的科學家們開發一種以膠體量子點產生紅外光的方法，其在效率上接近已廣泛應用的紅外光源。膠體量子點是微小的晶體，可以發出不同顏色的光，已經廣泛應用於可見光技術。然而，本研究將其改用於紅外光，具有潛在的應用前景，包括製造便宜的紅外雷射和感測器，如用於排氣或酒精測試的感測器。研究團隊發現運用膠體量子點產生紅外光，效率可媲美傳統紅外光源，而且未來可望進一步提高效率，為紅外光技術的應用開闢了新的可能性，相關研究成果已發表在《Nature Photonics》期刊上。(822字；圖1)
參考資料：Scientists demonstrate new, improved way to make infrared light, with quantum dots. phys.org, 2023/09/06.


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