超過一個世紀以來，光線既幫助我們觀察微小世界，也限制了我們的視野。顯微鏡利用光來放大細胞、微生物和納米材料，但光的波動性使得無法將其聚焦到小於其波長的點。這一衍射極限使得個別原子對於光學顯微鏡來說一直難以觸及。現在，一組研究人員找到了一種克服這個問題的方法。他們使用一台普通的連續波激光和一根尖銳的金屬尖端，將光學測量的精度推向約 0.1 奈米，這與原子之間的距離相當。來自雷根斯堡大學的研究人員瓦爾廷·貝爾格鮑爾表示：“這一量子飛躍將光學顯微鏡推向了常規光學顯微鏡能解析的長度尺度的近 100,000 倍。”

這項解決方案始於將非常尖銳的金屬尖端放置在材料表面附近。尖端與樣本之間的間隙縮小至小於一個原子。當他們將連續波中紅外激光照射到這個設置上時，光被壓縮到那個微小的間隙中，並在尖端的最末端堆積。這已經超越了正常的衍射極限，提供的分辨率約為尖端頂部的大小——約 10 奈米，這比普通顯微鏡要好得多，但仍然不夠精細以觀察原子。然而，當研究人員將尖端更靠近時，意想不到的事情發生了。信號突然變得強大，並顯示出在埃（亞奈米）尺度上的明顯變化，儘管系統是由一個溫和的連續波激光驅動，而非強大的超快脈衝。

研究負責人、雷根斯堡大學的博士生費利克斯·希格爾表示：“在非常小的距離下，信號驟然上升。我們並未立即理解發生了什麼。真正的驚喜是當我們意識到我們在分辨原子尺度的特徵，甚至達到 0.1 奈米。”那麼，這是為什麼呢？其原因來自量子物理。即便尖端和表面並未接觸，電子仍然可以透過間隙隧穿。激光的電場使這些電子在尖端和樣本之間來回擺動。就像天線中的微小電荷移動一樣，它們的運動產生了一個微弱的電磁信號。這使得研究人員能夠通過強度基於光學測量檢測這微弱的光，這被稱為近場光學隧穿發射，直接反映原子尺度的隧穿事件。

這項研究表明，光學工具現在可以探索曾經被認為是光線無法到達的距離。此外，由於該方法使用標準的連續波激光，而不是昂貴的超快系統，使得更多的實驗室能夠採用這一技術。研究人員在研究中指出：“我們的發現使得這種隧穿介導的對比機制可以與標準光學設置一起使用，為前所未有的分辨率的光學成像鋪平了道路。”這可能幫助研究人員研究光與物質的相互作用，在許多關鍵過程實際開始的地方——催化劑、半導體、量子材料和分子電子學的層面。如果成功，這種方法將幫助科學家實現用光觀察和測量原子世界的夢想，這一理想將更接近現實。該研究已發表在《Nano Letters》期刊上。

NASA 的 Perseverance 機器人在另一個世界完成了首次由人工智能計劃的駕駛，這標誌著自主太空探索的一個重要里程碑。在 12 月初，這台六輪機器人根據人工智能生成的路線行駛，而非由人類規劃者設計，首次以機器驅動的決策方式導航火星。這次演示於 12 月 8 日和 12 月 10 日進行，由 NASA 的噴氣推進實驗室（JPL）主導。工程師們利用生成式人工智能創建了 Perseverance 的途徑點，這一任務傳統上是由地球上的經驗豐富的機器人駕駛員負責的。

機器人安全地執行了這兩次駕駛，完全不依賴人類設計的路線，證明了人工智能能夠在另一個星球上計劃復雜的表面導航。NASA 行政主任 Jared Isaacman 表示，這次演示展示了我們的能力已經取得了多大的進步，並拓寬了我們探索其他世界的方式。像這樣的自主技術可以幫助任務更高效地運行，應對挑戰性地形，並隨著距離地球的增長而提升科學回報。這是一個強有力的例子，顯示團隊如何在實際操作中小心負責地應用新技術。

JPL 團隊依賴於視覺語言模型，這是一種可以同時解釋圖像和文本的生成式人工智能。這個系統分析了人類規劃者通常使用的相同表面數據，包括機器人的影像、地形圖和危險信息。根據這些數據，人工智能生成了一條連續的駕駛路徑和安全的途徑點。該項目由 JPL 的機器人操作中心運行，並與 Anthropic 合作，後者提供了其 Claude AI 模型。

人工智能評估了裸露岩石、沙丘、陡坡和巨石區等特徵。然後，它選擇了一條避開危險的路線，同時保持機器人的航向。在 Perseverance 的第 1,707 個火星日（或 sol），該機器人行駛了約 210 米（689 英尺）。兩個 sol 後，它完成了第二次由人工智能計劃的駕駛，行駛了約 246 米（807 英尺）。這兩次行駛均符合預期，並且在操作安全範圍內。

儘管具備自主性，工程師並沒有直接將人工智能指令發送到火星。團隊首先使用 JPL 的 Perseverance 數位雙胞胎驗證每條指令。這個虛擬複製品檢查了超過 500,000 個遙測變數，以確認與機器人飛行軟件的兼容性。僅在通過這些測試後，工程師們才上傳指令。

火星距離地球平均約 1.4 億英里，造成長時間的通訊延遲。由於無法實時控制，機器人團隊通常會提前逐步計劃路線。人工智能驅動的規劃有可能減少這種工作負擔，加快日常操作。JPL 的太空機器人專家 Vandi Verma 表示，生成式人工智能的基本元素在簡化行星外駕駛的自主導航方面顯示出很大的潛力。我們正朝著一個日子邁進，屆時生成式人工智能和其他智能工具將幫助我們的地表機器人處理公里級的駕駛，同時最小化操作人員的工作負擔。

NASA 將這次測試視為未來探索的基礎。人工智能輔助導航可以支持更長的機器人駕駛，並幫助更快地識別科學上有趣的目標。它還可能在未來的機器人和人類任務中發揮作用，超越火星的探索。

德國的研究人員最近在光子量子技術方面取得了重要進展，開發出一種在電信 C 頻帶運行的確定性光子源，並實現了創紀錄的光子不可區分性。這項技術針對了一個困擾量子光學實驗室超過十年的問題，即缺乏高品質的按需 C 頻帶光子源。斯圖加特大學的 Stefanie Barz 教授表示，我們的新技術現在消除了這一障礙。

這項研究小組報告了一種在 1550 納米波長上按需產生單光子的源，該波長與全球的光纖通信網絡相對應。這一成果使得確定性光子源更接近實用的量子計算和網絡系統。量子技術依賴於光子以完全相同的方式行為。相同的光子會互相干涉，從而允許量子系統放大或抑制測量結果。如果光子之間存在微小的差異，干涉效果會下降，這直接限制了系統的性能。因此，高品質的干涉成為嚴格要求，而非附加功能。

斯圖加特大學的科學家 Nico Hauser 解釋說，實用的量子系統需要同時到達並表現相同的光子。許多現有的光子源難以同時滿足這兩個條件，特別是在電信波長下。電信網絡在接近 1550 納米的 C 頻帶運行最為高效，該區域的光纖損耗最小，因此任何可擴展的光子量子系統必須在這裡工作。

量子點在較短波長下已經實現了近乎完美的光子特性，但將這種性能擴展到電信範圍內卻遇到了困難。過去的確定性量子點光子源在 C 頻帶的干涉能見度接近 72%。這一水平未能滿足苛刻的量子協議要求。隨機性來源，如自發參數下轉換，雖然提供了更高的不可區分性，但無法保證光子出現的時間，這種隨機性阻礙了多個來源之間的同步。

斯圖加特團隊使用嵌入銦砷化物量子點的銦鋁鎵結構建造了他們的光子源，並將其集成到圓形 Bragg 光柵共振器中，該共振器提高了光子發射的效率。研究人員測試了多種激發方法，發現晶格振動介導的激發表現優於高能量的光學泵浦。這種方法降低了噪音，保留了光子的相干性。使用這一方案，設備實現了近乎 92% 的原始雙光子干涉能見度，這一數字標誌著任何在電信 C 頻帶運行的確定性單光子源中報告的最高值。

這一成果將確定性來源的性能提升至與隨機性來源相同的水平，同時保持按需運行。Hauser 說，我們能夠同時實現確定性單光子生成、在電信 C 頻帶的發射以及高光子不可區分性，將使得需要大量同步光子的應用成為可能，從基於測量的量子計算到長距離通信的量子中繼。這次進展消除了關鍵技術障礙，也使大型光子量子系統更接近於在現有光纖網絡上部署。該研究的成果發表在《Nature Communications》期刊上。

休斯頓大學的研究人員開發出一種新方法，使熱量只能單向流動，這為工程師提供了前所未有的設備溫度控制能力。這項技術被稱為熱整流，可能會延長手機、電動車、衛星的電池壽命，甚至提高人工智能數據中心的效率。這項創新就像熱的二極管，允許能量向前移動，同時完全阻止反向流動。這解決了電子設備和能源系統中的一個主要挑戰，因為熱量通常向所有方向擴散，導致過熱並降低性能。

該團隊通過在磁場下放置半導體材料來實現這一點，這改變了能量在微觀層面上的移動方式。最終的結果是對輻射熱的精確控制，這是高壓環境下熱管理的一大進步。機械與航空工程助理教授趙博表示，這將是一項非常有用的技術，用於熱管理和建立輻射熱流的邏輯系統。例如，能夠在使用手機時，無論是在炎熱的環境中，都能將電池保持在舒適的溫度，而不至於過熱。

除了控制直線熱傳導，趙的團隊還在開發一種名為循環器的設備，這種設備使輻射熱在一個連續的循環中移動。趙解釋道，基本上有一側是熱的，一側是冷的，還有一個中間的部分。如果將其想像成一個三角形，熱量需要從表面一向表面二傳輸，再從表面二向表面三 — 無法從表面二返回表面一。這本質上創造了一個熱循環。

這項研究還延伸到傳導熱，彌補了理論工作與日常電子產品之間的差距。一項伴隨的研究顯示，材料中的非對稱熱導電性可以實現傳導熱整流，為微晶片和高性能電池提供了解決方案。這項技術在太空系統中也具有潛力，衛星必須在抵抗持續陽光的同時管理內部熱量。這可以使電子設備的熱量逃逸，同時阻擋外部熱量，提高可靠性並減少過熱的風險。

趙還建議，產生大量熱量的人工智能硬件也可能受益於這種方法，促進未來人工智能數據中心中更高效和穩定的運作。他表示，這是一項非常創新的技術，沒有人做過，因此我們對此感到非常興奮。目前，這些概念已經在理論上得以證明，團隊計劃開發實驗平台，以展示這一創新在實際中的應用，這將對消費技術、电動車和能源系統產生深遠影響。該研究的成果已發表在《物理評論研究》期刊上。

位於中央研究院的研究人員最近開發出一款 20 量子位的超導量子電腦，標誌著台灣在大型量子晶片製造方面的進一步發展。該系統的設計、製造和整合均在院內完成，並已向國內研究人員開放，用於量子模擬和測試。這一里程碑事件隨著中央研究院於 2023 年首次發布台灣自製的 5 量子位超導量子電腦而來。自那時以來，團隊擴展了硬件、製造流程和系統整合，以支持更複雜的量子操作，同時保持量子位的穩定性。

量子電腦被視為未來高效能計算的基礎技術，應用範圍包括材料發現和藥物開發。隨著各國競相提升量子能力，製造更大且可靠的量子晶片已成為一個關鍵的區別因素。中央研究院表示，新的 20 量子位系統展示了台灣能夠超越小型原型，這一平台將供學術機構使用，並預期支持硬件與軟件整合及量子算法開發的工業測試。

量子電腦在量子模擬、材料發現和藥物開發方面潛力巨大，並可與超級電腦集成以實現高效能的混合計算。中央研究院的傑出研究員陳啟東指出，構建實用的量子電腦需要高質量的量子位和更高的量子位數量。這款 20 量子位系統擴展了計算變數空間，顯示團隊已實現穩定的多量子位製造和耦合。為達到這一階段，中央研究院將半導體製造專業知識應用於量子晶片的生產。團隊之前已在 8 吋晶圓上展示了超導量子位的製造，並建立了台灣首個量子晶片的製造與測試平台。

隨著量子位數量的增加，研究人員解決了與製造均勻性、耦合精度和干擾相關的挑戰。例如，激光修整技術被引入以微調量子位的頻率，而晶片堆疊方法則得到改善，以減少串擾並提高讀取效率。

其中一項最顯著的進展是量子位相干時間的增加。團隊將相干時間從早期 5 量子位系統的 15-30 微秒延長至新平台的 530 微秒，這使得量子狀態在更長的計算過程中能保持穩定。中央研究院的助理研究員柯仲廷表示，超導量子位對電磁干擾高度敏感，甚至超出微波控制信號的噪音都可能影響性能。相干時間的改善反映了在製造、包裝和系統級噪音控制方面的更嚴格把控。研究人員認為，這一性能水平為構建具有更多量子位和更長計算時間的高效能量子電腦奠定了基礎。

為了促進合作，中央研究院將於 2 月 4 日至 6 日在其南校區舉辦超導量子計算研討會，參加者將能夠現場測試 20 量子位系統，這突顯了台灣在量子研究和應用開發方面越來越重要的角色。

蜜蜂能在長距離的範圍內無需衛星、數位地圖或外部指引，依靠自身的能力尋找回家的路。透過觀察天空中的極化模式以及感知自身的運動，蜜蜂能準確地追蹤自己的位置並安全返航。歐洲的研究人員目前相信，這種自然能力有望改變電腦的導航方式。瑞典隆德大學的安德斯·米克爾森教授表示，蜜蜂可以在沒有智能手機或衛星導航的情況下找到回家的路。它們通過觀察天空的極化以及自己的速度來實現定位，因此不會迷路。

米克爾森負責一個名為 InsectNeuroNano 的歐盟資助計劃，該項目集合了來自五個歐洲國家的大學和實驗室的研究人員。其目標是將蜜蜂的內部導航系統重建在一個計算機芯片上。雖然電腦目前已經能模擬昆蟲導航，但成本卻相當高。米克爾森指出，即使是輕量級的導航芯片，相對於生物系統仍然顯得龐大且耗能。舉例來說，一個輕型芯片的重量輕易超過 80 克，耗電量則超過 7 瓦特，而一隻蜜蜂的體重不足 1 克，為其大腦供電的能量則少於 1/100 瓦特。

想像一下，若能製造出如此高效的芯片，這樣的對比反映出設計上的深層差異。現代芯片專注於靈活性和多任務處理，而蜜蜂的大腦則是為解決一組狹窄問題而進化，導航是其核心功能。InsectNeuroNano 團隊也採取相同的策略。他們不是設計通用處理器，而是製作專門執行單一任務的芯片，利用光信號和運動數據來確定位置。米克爾森表示，我們的芯片只能執行一個任務，但它能以極高的能效和微小的尺寸來完成。這與其他計算機芯片的策略截然不同。

這種芯片直接將導航嵌入設計中，而不是依賴軟件。這種硬接線的方法模仿了昆蟲大腦處理信息的方式，有助於保持系統的小型化和高效性。生物學家和工程師在這個項目中緊密合作。來自格羅寧根大學的伊莉莎白·奇卡教授專注於將生物學的見解轉化為芯片設計。奇卡表示，自然界已經為某些問題找到緊湊、低能耗且高效的解決方案，昆蟲大腦就是其中之一。儘管我們對它們並不完全了解，但我們已經掌握足夠的知識來開始建設這樣的系統。

這種合作對兩個領域都有益。芯片模型有助於測試關於昆蟲大腦連接的理論，而生物學的見解則指導工程決策。奇卡表示，我們正在向生物學家學習，但生物學家也在向我們學習。這種互動令人欣慰。團隊在實驗室條件下已經製作出早期原型。該項目將持續到 2026 年 9 月，儘管實際應用仍有數年距離，但長期潛力已顯而易見。米克爾森表示，透過這項研究，我們可能會製造出小型的、昆蟲大小的機器人，這將像是一個蜜蜂群，但可以指揮它們的行動。儘管這項研究不會迅速帶來機器蜜蜂，但它展示了現代工程如何開始緊跟自然的步伐。

韓國的汽車巨頭現代汽車以及起亞最近發佈了一項新的駕駛安全技術，該技術利用雷達檢測即使在盲點中的人和車輛。這個名為 Vision Pulse 的系統能夠在視線不清的情況下檢測人員和車輛。它利用超寬頻（UWB）無線信號即時確定附近物體的位置。這種基於 UWB 的方法在 330 英尺（約 100 米）的範圍內提供高達 4 吋（約 10 公分）的定位精度，並在視覺受阻的環境中保持良好性能。根據現代汽車的官員表示，該技術在惡劣天氣或夜間條件下的檢測準確率超過 99%，並提供 1 到 5 毫秒的快速通信速度，確保有效的即時安全管理。

Vision Pulse 與傳統的盲點或接近系統不同，它不僅依賴相機、雷達或固定基礎設施，而是直接與周圍的 UWB 設備連接。系統在車輛內安裝 UWB 模組以發射信號。如果附近的車輛、自行車或行人也配備 UWB 模組，例如某些智能手機、可穿戴設備和追踪器，該系統就能通過測量信號在模組之間傳播所需的時間來確定它們的精確位置。當潛在碰撞被檢測到時，系統會發出警報，從而降低事故的可能性並顯著提高安全性。

根據公司表示，Vision Pulse 即使在夜間、惡劣天氣或擁擠的交叉路口，也能在 330 英尺（約 100 米）的範圍內實現高達 4 吋（約 10 公分）的定位精度。該系統的檢測準確率超過 99%，並以 1 到 5 毫秒的通信速度提供快速、同時跟蹤多個高速移動物體的能力。現代汽車和起亞還通過開發和應用能夠準確預測多個物體位置的算法，進一步提升了技術的實用性，即使這些物體在車輛周圍以高速運動。

系統的成本和可擴展性是另外兩個優勢。某些現代和起亞汽車已通過 Digital Key 2 配備 UWB 硬件，這是一種基於智能手機的車鑰匙，可以通過手機解鎖、鎖定和啟動汽車。因此，該系統可以在不需要額外傳感器的情況下啟用。此外，這降低了對昂貴傳感器（如 LiDAR 和雷達）的依賴，該公司在新聞稿中表示。UWB 在千兆赫範圍內的運作也最小化了來自其他無線信號的干擾，並提供強大的穿透和繞射能力。

現有的盲點檢測技術主要依賴固定設備或相對較慢的通信網絡。現代汽車和起亞預計 Vision Pulse 的應用範圍將不僅限於駕駛輔助。在工業移動環境中，這項技術可以幫助預防倉庫等環境中的碰撞，適應工業操作條件，降低工作場所的事故。同時，在災難應對場景中，它可以用來定位在緊急情況下被困或埋在瓦礫下的人員。這些公司已經開始在實際環境中測試這項技術。自 2025 年以來，試驗已在起亞位於韓國華城的 PBV 轉換中心進行，重點是防止叉車與工人之間的碰撞。還計劃與釜山港務局進行額外的試點計劃，以評估大型工業移動操作中的安全改善。