Imperial College London araştırmacılarının gerçekleştirdiği kapsamlı çalışma, Londra'nın musluk suyunda PFAS olarak bilinen 'sonsuza kadar kimyasallar'ın izlerine rastlandığını ortaya koydu. Bu kimyasallar doğada yok olmayan özellikleri nedeniyle endişe yaratsa da, tespit edilen seviyeler Birleşik Krallık ve Avrupa Birliği güvenlik limitlerinin altında kaldı. 2024 yılında tamamlanan araştırma, İngiltere'de bir şehrin içme suyundaki PFAS düzeylerini inceleyen en büyük çalışma olma özelliği taşıyor. Per- ve polifloroalkil maddeler olarak bilinen PFAS'ler, endüstriyel üretimde yaygın kullanımları nedeniyle çevre ve su kaynaklarında birikim gösterebiliyor.

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi araştırmacıları, kuantum iletişim teknolojisinde önemli bir adım attı. Geliştirdikleri çok modlu kuantum röle ağı ile 14.5 kilometre mesafede madde-madde dolaşıklığı oluşturmayı başardılar. Bu başarı, fiber optik ağlarda mesafe ve hız sınırlarını aşan yeni bir protokol sayesinde gerçekleşti. Kuantum dolaşıklık, iki parçacığın birbirine uzaktan bağlı kalarak anlık bilgi paylaşımına olanak sağlayan fizik prensibidir. Bu teknoloji, gelecekte ultra güvenli kuantum internet altyapısının temelini oluşturacak. Araştırma, kuantum iletişim ağlarının pratik uygulamalarına doğru atılan somut bir adım olarak değerlendiriliyor.

Araştırmacılar, transformer tabanlı yapay zeka modellerinin mantıksal çıkarım yeteneklerini inceledi. Çalışmada, "A, B'den büyük; B, C'den büyük; o halde A, C'den büyük" türü geçişli mantık yürütme davranışı analiz edildi. İki farklı öğrenme türü karşılaştırıldı: model ağırlıklarına gömülü öğrenme ve bağlam içi öğrenme. Bulgular, bu iki yaklaşımın tamamen farklı stratejiler geliştirdiğini gösterdi. Ağırlık tabanlı öğrenen modeller, insanlar ve hayvanlarınkine benzer doğrusal ilişki haritaları oluştururken, bağlam içi öğrenen modeller genellikle ezberleme stratejisi benimsiyor. Ancak eğitim verileri geçişli çıkarımı gerektirdiğinde, bu modeller de mantıksal genelleme yapabiliyorlar. Araştırma, yapay zeka sistemlerinin akıl yürütme mekanizmalarını anlamak açısından önemli ipuçları sunuyor.

Bilim insanları, malzemelerin optik özelliklerini anlamada kritik olan homojen spektral çizgi genişliğinin, sadece mikroskobik koherens kaybına bağlı olmadığını keşfetti. İki boyutlu elektronik spektroskopi yöntemiyle yapılan araştırma, gözlem tekniğinin değişmesinin dephasing'in operasyonel tanımını nasıl etkilediğini ortaya koyuyor. Koherent alan emisyon ölçümlerinde çizgi genişliği geleneksel optik koherens zamanıyla bağlantısını korurken, fotolüminesans ve fotoakım gibi popülasyon algılama yöntemlerinde görünen çizgi genişliği farklı davranış gösteriyor. Bu keşif, malzemelerin optik özelliklerini doğru anlayabilmek için ölçüm yönteminin seçiminin ne kadar kritik olduğunu vurguluyor.

Bilim insanları, optik kaviteler içindeki molekül topluluklarının ışık saçılımı davranışını termal gevşeme süreçlerini de hesaba katarak inceledi. Araştırma, serbest uzayda ve kavite içinde bulunan etkileşmeyen molekül toplulukların rezonans ışık saçılımını karşılaştırıyor. Serbest uzayda moleküller gelen foton enerjisinde elastik pik ve moleküler uyarılma enerjisine yakın inelastik floresan pik gösteriyor. Kavite içinde ise güçlü eşleşme rejiminde floresan pik ikiye bölünerek üst ve alt polaritonic pikler oluşturuyor. Çalışma, sabit kavite-molekül eşleşmesi altında spektral özelliklerin molekül sayısıyla nasıl ölçeklendiğini analiz ediyor ve Rayleigh pik yoğunluğu ile polaritonic spektral ağırlığında farklı kolektif eğilimler tanımlıyor. Bu bulgular, kuantum optiği ve kavite kuantum elektrodinamiği alanında yeni anlayışlar sağlıyor.

Araştırmacılar, atomik özelliklerin makine öğrenmesi hedefleri olarak değerlendirilmesinde yeni bir yaklaşım geliştirdi. Kısmi yükler ve multipoller gibi atomik özellikler kimyasal açıdan anlamlı bilgiler içerse de, bu özelliklerin atom düzeyinde değerlendirilmesi zorlu bir süreç olmuştur. Yeni çalışmada, atomik ortamları SOAP tanımlayıcıları ile kümeleyerek ve sadece eğitim sırasında görülmeyen küme etiketlerini hesaba katarak bir değerlendirme protokolü önerildi. Bu protokol kullanılarak, H, C, N ve O atomlarının elektron popülasyonları ile multipollerini tahmin etmede E(3)-eşdeğişken ve eşdeğişken olmayan modeller karşılaştırıldı. Araştırma sonucunda, rotasyonel olarak güçlendirilmiş ve eşdeğişken olmayan graf sinir ağı olan Quantum Topological Neural Network (QT-Net) geliştirildi.

Araştırmacılar, büyük moleküllerin kuantum kimyasal özelliklerini hesaplamada karşılaşılan hesaplama darboğazını aşmak için DeepHartree adlı yenilikçi bir yapay zeka sistemi geliştirdi. Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamalarında kritik olan Hartree potansiyelini hesaplama sürecini O(N⁴) karmaşıklığından neredeyse doğrusal O(N) seviyesine indiren bu sistem, GPU hızlandırması kullanıyor. Poisson denklemini yapay sinir ağlarıyla birleştiren DeepHartree, elektron yoğunluğu ve Hartree potansiyelini eş zamanlı olarak tahmin ederek, büyük moleküler sistemlerin analizini önemli ölçüde hızlandırıyor. Bu gelişme, ilaç keşfi, malzeme bilimi ve kataliz araştırmalarında yeni olanaklar sunabilir.

KAIST üniversitesinden araştırmacılar, çip ölçeğinde çalışan yenilikçi bir fotonik sistem geliştirerek mikrodalga ve milimetre dalga sinyallerinde ultra düşük gürültü seviyelerine ulaştı. Optik frekans tarakları (mikrotaraklar) tabanlı bu teknoloji, gelecek nesil haberleşme sistemleri ve hassas ölçüm cihazları için kompakt ve yüksek performanslı frekans kaynakları sunuyor. Dr. Changmin Ahn ve Prof. Jungwon Kim liderliğindeki ekip, Prof. Hansuek Lee ile işbirliği yaparak bu çığır açan başarıyı elde etti. Geleneksel büyük boyutlu sistemlere kıyasla dramatik bir küçülme sağlayan bu yaklaşım, 5G ve ötesi haberleşme teknolojileri, radar sistemleri ve bilimsel enstrümantasyon alanlarında devrim yaratma potansiyeli taşıyor.

Araştırmacılar, moleküllerin çifte uyarılmış elektronik durumlarını hesaplamak için yeni bir kuantum kimyasal yöntem geliştirdi. Aufbau bastırılmış çiftlenmiş küme teorisi adı verilen bu yaklaşım, özellikle organik moleküllerdeki elektronik geçişleri daha doğru tahmin edebiliyor. Geleneksel yöntemlerde büyük hatalar veren bu hesaplamalar, yeni teknikle 0.15 eV gibi oldukça düşük hata oranlarına indirilebildi. Bu gelişme, güneş pilleri, OLED'ler ve fotokatalizörler gibi teknolojilerde kritik olan moleküler optik özelliklerinin tasarımında önemli ilerlemeler sağlayabilir. Araştırma, hesaplama maliyetini artırmadan daha hassas sonuçlar elde etmeyi mümkün kılıyor.

Güçlü ışık-madde etkileşimi altında moleküler topluluklarda gözlenen spektral açlık fenomeninin üstesinden gelen yeni bir mekanizma keşfedildi. Araştırmacılar, kollektif kavite delokalizasyonu makroskopik nonlineer sinyali ciddi harmonik iptal durumuna götürürken, moleküllerin iç çok-cisim etkileşimlerinin gerçek polaritonik çift-kuantum tutarlılıklarını güçlü bir şekilde yeniden canlandırdığını buldu. Bu yeniden dirilme evrensel bir iki-foton eşleşme kuralıyla yönetiliyor ve moleküler anharmonisiteyi makroskopik Rabi ayrışımıyla bağlıyor. Keşif, kuantum optik ve moleküler fizik alanlarında yeni ufuklar açabilir.

Amerikalı araştırmacılar, atmosfer türbülansının optik sistemler üzerindeki etkilerini tahmin etmek için makine öğrenmesi modellerini test etti. Türbülans, teleskoplardan lazer iletişimine kadar birçok optik uygulamayı olumsuz etkileyen, atmosferin kırılma indisindeki değişimlere neden olan bir fenomen. Çalışmada ERA5 yeniden analiz verileri kullanılarak geliştirilen yapay zeka modelleri, yüzeye yakın optik türbülans gücünü tahmin etmeye odaklandı. Güney Kaliforniya ve New York'ta yapılan testlerde, modellerin farklı hava koşulları ve arazi yapılarına rağmen başarılı sonuçlar verdiği gözlemlendi. Bu gelişme, astronomik gözlemler, uydu iletişimi ve atmosferik optik uygulamalar için önemli iyileştirmeler sağlayabilir.