01 Algorithmiq联合创始人兼首席执行官Sabrina Maniscalco表示，中美之间的竞争推动了量子生态系统的增长
最近， The Quantum Insider, TQI发表了一篇见解深刻的文章，作者是杜克大学(Duke University)研究技术伦理和科学政策的研究生、也是负责人工智能研究所研究所(Responsible AI Institute)的技术政策研究员Anders Liman。
在《量子计算中的竞争利益、竞争理想和不受欢迎的炒作，以及解决这些问题的方法：全球量子计算政策》一书中，Anders Liman着重讨论了竞争的利益和理想。
当存在相互竞争的理想时，相互竞争的利益挑战就会进一步加剧，这在国际上更有可能发生，它可能发生在两个重视民主或知识产权程度不同的国家之间，它也可能发生在两个对政府在科学创新中的作用有不同看法的国家之间。
近日在葡萄牙里斯本举行的网络峰会上，这个话题再次被提及，Algorithmiq的联合创始人兼首席执行官、赫尔辛基大学计算和逻辑学教授Sabrina Maniscalco在会议上发表了主题演讲“赋予量子生命”和小组讨论通过深度技术加速医学突破。
她还接受了中国中央广播电视总台旗下的中国国际电视台(CGTN Europe)的采访，就中美之间的量子全球竞赛发表了自己的看法。
也许在15年后，我们将拥有纠错的量子计算机，Maniscalco开始说道，应用程序将使用已经发现的最著名的算法，例如，密码学、金融、物流等领域正在发生着很多变化。
Maniscalco认为还有很多事情有待观察，但她指出，它们保证会带来颠覆性的变化，从根本上改变技术。
随后，她被问及这些技术是否会在全球引起轰动并竞相赶超，她认为不同国家之间的竞争，包括中国、美国和世界上许多国家之间的竞争实际上促进了生态系统的增长。她相信，很快就会有明确的应用程序与工业相关。
https://thequantuminsider.com/2022/11/04/competition-between-china-us-fuelling-growth-of-the-quantum-ecosystem-says-sabrina-maniscalco-co-founder-ceo-of-algorithmiq/
VTT的量子计算机HELMI现在与泛欧洲超级计算机LUMI相连，这对欧洲研究人员来说是一个独特的设置，允许使用超级计算机和通用量子计算机进行混合服务。
由芬兰VTT技术研究中心托管的芬兰第一台5量子位量子计算机HELMI于2021年投入使用，VTT的量子计算机HELMI(“珍珠”)已经与由CSC IT科学中心主办的泛欧洲超级计算机LUMI(“雪”)连接，与欧洲最强大的经典超级计算机的连接，使量子计算机的计算能力能够得到最好的利用，这是欧洲首次向研究人员开放连接超级计算机和通用量子计算机的混合服务。
量子计算机虽然在某些任务上可能非常强大，但需要传统经典计算机的监督。芬兰是世界上少数几个将量子计算机和超级计算机连接起来的国家之一，由芬兰VTT技术研究中心托管的芬兰第一台5量子位量子计算机HELMI于2021年投入使用，由CSC托管在欧洲最绿色高性能计算设施的LUMI超级计算机也于2021年开始运行。
HELMI和LUMI的成功连接为量子计算机和传统高性能计算机共同工作的未来铺平了道路，解决那些任何一方都无法单独解决的最困难的问题。将HELMI与LUMI集成可以实现混合计算项目，并促进所需量子算法和软件的发展。从这里开始，就会对该技术解决现实世界用例的潜力产生理解。
VTT希望使用量子计算机进行应用研究，并了解更多有关这些可能性的信息。我们看到了量子计算在加速创新方面的巨大潜力，为公司和整个社会带来利益。VTT的研究经理Pekka Pursula说，我们将继续建造更大、更强大的量子计算机，用户也将通过同一门户获得这些计算机。
LUMI现在是世界上最强大的量子超级计算基础设施，也是一个领先的人工智能平台。这意味着我们拥有未来计算的所有驱动因素无缝集成，并随时可以被利用。
LUMI现在是世界上最强大的量子超级计算基础设施，也是一个领先的人工智能平台。这意味着我们拥有未来计算无缝集成的所有驱动因素，并随时可以被利用。LUMI总监Pekka Manninen指出。
虽然超级计算机本身非常强大，但某些类型的问题只有在量子计算机上部分解决时才能更快、更准确地解决，或使用更少的能源。这些问题包括开发新产品和新材料，例如在制药、化工和电池行业。量子机器学习将把人工智能带到新的高度。由于综合计算能力，机器学习应用在基于现有分子数据生成新分子结构的过程中可以更快、更准确，显著加快新材料设计的过程。供应链、旅行路线和投资组合管理的优化也在展示所谓量子优势的未来应用列表中名列前茅，量子加速高性能计算的能力超过了传统超级计算机的能力。
在计算预测的高精度和高质量至关重要的领域，可以预期一些初步的具体优势，但寻找答案的时间是有限的。一个潜在的未来应用是短期天气预测，在这种情况下，快速准确地预测雷暴、飓风路径和海啸传播等非常重要。这与卫星对地观测数据的实时分析有关。从长远来看，高质量的图像处理技术可以在森林大火失控之前发现它。在金融领域，算法交易更高的准确性自然会带来即时回报。
https://thequantuminsider.com/2022/11/02/quantum-computing-is-open-for-research-in-finland/
03 拜登-哈里斯政府宣布从通货膨胀削减法案中拿出15亿美元来加强美国国家实验室
2022年11月4日-拜登-哈里斯政府通过美国能源部(DOE)宣布从拜登总统的《降低通货膨胀法》中获得15亿美元，用于建设和升级美国国家实验室。这些资源将用于升级科学设施，使基础设施现代化，并解决能源部科学管理国家实验室办公室的延期维护项目。这些实验室是创新的区域中心，包括支持高薪工作和降低家庭能源成本的清洁能源技术。
这一历史性的支持将有助于实现拜登-哈里斯政府的愿景，推动由美国最优秀和最聪明的科学家进行的解决方案驱动的研究和创新，以应对国家最大的挑战，并实现总统雄心勃勃的气候目标。
美国能源部长Jennifer M. Granholm说，美国对科学和创造力的投入使我们成为今天的世界领导者，我们国家实验室的持续成功将确保我们在未来几代人的创新中处于全球前沿。拜登总统的通货膨胀削减法案，这些世界级的机构将获得15亿美元，这是国家实验室基础设施有史以来最大的投资之一，用于开发先进的能源技术和突破性的工具，如阿贡国家实验室强大的新型超级计算机极光，我们需要它来开拓新领域，如气候变化建模和开发疫苗。
白宫清洁能源创新和实施高级顾问约翰·波德斯塔说，我们的世界级国家实验室系统使美国创新成为可能，使美国几代人在科学和技术方面处于世界领先地位。拜登总统的《降低通货膨胀法》对国家实验室的投资将有助于推动清洁能源创新，促进我们的经济，降低家庭成本，创造高薪的美国就业机会，并在国内和世界各地应对气候危机。
Jennifer M. Granholm将在能源部位于伊利诺伊州的最先进的阿贡国家实验室与白宫清洁能源创新和实施高级顾问约翰·波德斯塔、科学技术政策办公室能源副主任兼能源转型首席策略师萨莉·本森以及其他白宫和能源部高级官员一道参加。这次访问强调了能源部为拜登总统的议程提供的科学和研究基础设施拨款的迅速行动，以及能源部和国家实验室在新发布的白宫《美国创新以实现2050年气候目标》报告中发挥的关键作用。《通货膨胀削减法》可能带来的额外投资将为国家实验室综合体带来关键效益，这将刺激和支持气候科学和创新，同时还将创造当地就业机会，帮助吸引和留住应对气候危机所需的高技能劳动力。
能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，也是支持清洁能源基础研究的主要联邦实体。科学办公室监督能源部的大部分国家实验室，以及各种项目和设施，以帮助实现其使命，提供重大科学发现、能力和工具，以转变对自然的认识，并促进美国的能源、经济和国家安全。然而，能源部的国家实验室网络几十年来资金不足，使该办公室的使命面临风险，并威胁到美国对中国和俄罗斯等敌对国家的科技竞争优势。
为了解决这一资金积压问题，科学办公室通过总统的《通货膨胀削减法案》在2022财政年度获得了额外的15.5亿美元，以加速正在进行的设施升级项目和国家实验室基础设施项目。项目包括继续建设从最先进的电子对撞机到世界上最快的超级计算机的一切设备，以及升级消防报警、电气系统和更新的暖通空调系统等系统的基础设施，以确保能源部的国家实验室现代化、安全和可靠。
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/biden-harris-administration-announces-1-5b-from-inflation-reduction-act-to-strengthen-americas-national-labs/
01 IBM推出新软件，打破数据孤岛，简化规划和分析
近日IBM宣布了旨在帮助企业打破数据和分析孤岛的新软件，以便他们能够快速做出数据驱动的决策，并应对不可预测的中断。IBM Business Analytics Enterprise是一套商业智能计划、预算、报告、预测和仪表板功能，为用户提供了跨其整个业务的数据源的强大视图。除了IBM Planning Analytics with Watson和IBM Cognos Analytics with Watson之外，该套件还包括一个新的IBM Analytics Content Hub，它可以帮助简化用户在单一的、个性化的仪表板视图中发现和访问来自多个供应商的分析和计划工具的方式。
根据2022年8月的一份弗雷斯特报告，与初学者相比，先进的洞察力驱动型组织报告使用数据、分析和洞察力创造体验、产品和服务的可能性是前者的1.6倍。然而，公司目前面临着高度动态的运营环境，他们必须应对不可预测的事件，如供应链中断、劳动力和技能短缺、不断变化的法规等。当团队跨不同的分析和商业智能工具进行协作时，跨不同竖井存储数据的复杂性会使这一工作更具挑战性。要成为数据驱动的企业，可以通过创建一个企业范围的战略来区分自己，该战略使它们能够将工具集合在一起，并将见解交给决策者。
在IBM现有的商业智能解决方案组合的基础上，IBM商业分析企业包括一个新的IBM分析内容中心。它允许用户查看来自多个供应商的计划和分析仪表板，包括IBM Cognos analytics with Watson、IBM planning analytics with Watson等工具，以及其他常见的商业智能工具，这些工具将每个工具的元素组合到一个根据其独特需求定制的仪表板中。此外，它的特点是可以推荐基于角色的内容的算法，以帮助用户呈现来自整个组织的新故事、报告和仪表板，以帮助进行决策。随着越来越多的用户在IBM Analytics Content Hub中单击材料，该解决方案将分析使用模式，以推荐符合其特定兴趣的内容。
IBM Cognos Analytics与Watson的新功能
IBM Cognos Analytics With Watson(一种人工智能商业智能解决方案)现在还包括新的集成功能和增强的预测，允许用户在其趋势预测中考虑多个因素和季节。此外，IBM是一个能支持人工智能的解决方案，有助于简化财务和运营规划，预计将于今年晚些时候在AWS上提供作为服务。
IBM Business Analytics Enterprise旨在帮助打破孤岛，以便正确的团队能够在正确的时间获得正确的数据。例如，一个组织的销售、人力资源和运营团队都需要访问来自不同商业智能和规划工具的数据和见解，以满足他们的特定需求，例如优化销售目标、构建劳动力预测或预测运营能力。但是当有必要跨部门共享数据和报告时，复杂性就会增加，因为这些团队正在使用多个解决方案。这可能导致应用程序之间出现重复的内容，从而威胁到数据的一致性和质量。IBM Business Analytics Enterprise为跨部门的用户提供查看所需数据的单一入口点，从而帮助更容易地共享企业数据，同时保持保护并避免数据重复。
IBM数据、人工智能和自动化总经理Dinesh Nirmal表示，今天的企业正试图变得比以往任何时候都更受数据驱动，因为他们面临供应链中断、劳动力和技能短缺以及监管变化等意外情况。但要真正实现数据驱动，组织需要能够为不同的团队提供更全面的分析工具访问权限，以及更完整的业务数据图片，而不损害他们的合规、安全或隐私项目。IBM Business Analytics Enterprise提供了一种将分析工具整合到单一视图中的方法，而不管它来自哪个供应商或数据驻留在哪里。
ALH Gruppe是德国一家领先的金融和保险公司，有数千名需要访问数据洞察的员工，其中大多数人不是数据科学家或高技术用户，他们寻求一种解决方案来帮助进一步精简他们的数据基础设施。
相关链接：
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/ibm-launches-new-software-to-break-down-data-silos-and-streamline-planning-and-analytics/
11月3日西门子数字工业软件公司宣布已签署协议，收购总部位于马萨诸塞州图克斯伯里的领先模拟独立验证IP供应商Avery设计系统公司，西门子计划将Avery的技术添加到西门子Xcelerator产品组合中，作为其业界领先的电子设计自动化(EDA)集成电路(IC)验证产品套件的一部分。
西门子计划将Avery的技术添加到西门子Xcelerator产品组合中，作为其电子设计自动化(EDA)集成电路(IC)验证产品套件的一部分。
西门子数字工业软件IC-EDA执行副总裁Joseph Sawicki表示，验证和验证知识产权市场继续经历重大范式转变，不断增加的SoC复杂性，对新协议和标准的需求，以及验证IP用例的广泛使用，给客户带来了与复杂的下一代IC设计验证相关的新挑战。对Avery的收购进一步扩展了西门子在验证领域的领导地位，增加了Avery令人印象深刻的验证协议和合规测试套件产品、关键的验证IP市场理解和专业知识以及杰出的研发人才。这可以增强西门子跨主流验证IP段的产品，同时进一步将西门子验证解决方案扩展到高性能计算、边缘、网络和3dic等领域。
Avery Design Systems总裁兼首席执行官Chilai Huang表示，一旦标准发布，客户需要为他们的应用程序和验证IP提供一个完整的协议组合，以及可以帮助降低风险并帮助增强协议正确性的合规测试解决方案。Avery的产品实现了这一点，帮助系统和SoC设计团队实现了显著的功能验证效率提高，作为西门子的一部分，Avery的产品和西门子的Questa验证IP产品的结合也为业务提供了增长机会，使验证工程师能够在整个模拟解决方案的范围内继续提供支持。
西门子对Avery Design Systems的收购受制于交易完成条件，预计将于2023财年第一季度完成。交易条款尚未披露。
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/siemens-announces-acquisition-of-avery-design-systems/
几十年来，Arm一直在移动市场上如日中天，但在服务器领域却举步维艰。但该公司希望通过在上周举行的Arm DevSummit上发表的一些新举措来扭转这种局面。最主要的计划是提供编程和设计工具，这样它的芯片设计就可以为解决复杂问题提供最快的答案，而不用担心执行它的硬件。
Arm从长远来看，包括CPU和神经处理器在内的加速器将在计算领域发挥重要作用，基于Armv9架构的CPU将促进计算机工作负载的分配。
Arm中央工程执行副总裁Gary Campbell在一个直播的主题演讲中说，在计算需求日益多样化的现代世界中，我们相信专业处理是新的标杆，它将使我们超越更快、更好、更便宜的通用计算轨道。
Arm一直专注于其CPU技术，在过去31年里，智能手机、嵌入式设备以及较小程度上的个人电脑和服务器的芯片出货量达到2300亿个。但Arm现在正在主流企业计算环境中取得突破。
开源软件副总裁马克·汉布尔顿(Mark Hambleton)说，开发人员希望编写并编译他们的应用程序代码，这样就可以在不明确指定重定向工作负载的芯片的情况下工作。
在Arm DevSummit的主题演讲中，Hambleton说，我们从服务器领域观察到，严格遵守标准意味着操作系统会出现在任何服务器上，从旧的到新的，并且年复一年地工作。Arm服务器已经以这种方式工作了。
这将节省成本和时间，更快的创新，更好的可移植性，也许最重要的是，一切都能正常工作，Hambleton在他的主题演讲中说。
使用多种芯片的多样化计算环境的概念并不新鲜，Arm的授权方，最著名的是英伟达和英特尔，拥有并行编程软件工具，可以自动将计算分配到相关芯片上。
但所有已知的主要芯片制造商都是Arm的客户，这让Arm陷入了困境，因为它不能发布自己的专门软件框架，也不能表现出对特定客户的偏袒，和Linux一样，Arm的软件工作也围绕着Linux内核代码的升级，以及与CNCF、Linaro和Linux Foundation等开源联盟的合作。硬件客户可以使用Arm的工具，并根据自己的需求进行调整，例如，英伟达已经将其CPU路线图完全置于Arm架构之上，并正在修改其CUDA并行编程框架，以适应其长期的Arm计划。
Arm似乎正在扭转十年来进军服务器市场的艰难局面，主要是通过Ampere Computing提供的基于Arm的服务器芯片。Oracle、Microsoft和谷歌现在都在为原生云应用程序提供运行在Arm处理器上的虚拟机实例。亚马逊基于Arm架构构建了gravon3芯片。
Arm还通过一个名为Works on Arm的程序推广编码工具，目前所有主要的云服务提供商和Equinix等裸金属服务提供商都可以使用该程序。开发人员可以编写和测试特定于这些计算环境的应用程序。Arm在云端也有自己的虚拟硬件环境，开发者可以在大规模部署前对应用进行原型化。
该公司的数据中心路线图包括名为Neoverse V2的高性能计算芯片设计，代号为Demeter，及其后续代号为Poseidon的设计，该设计将逐步支持新技术。新的芯片设计将支持DDR5内存和PCIe Gen5互连，但将在名为CXL(计算快速链接)的技术上有所区别，该技术旨在加速并行计算。Neoverse V2将支持CXL 2.0，而Poseidon将支持CXL 3.0。Neoverse的其他芯片包括用于提高能效的n系列芯片和专注于吞吐量的e系列芯片。
Arm架构设计依赖于提供额外提升来处理数据密集型应用程序的扩展。一个是SVE2，它是一个具有Armv9架构的向量扩展。
SVE2为您提供了更简单的编程和可移植性。您可以一次性编写和构建软件，在不同的基于arm的硬件上使用各种SVE向量长度实现，从而获得良好的可移植性，Campbell说。
Arm高管还谈到了机密计算领域即将出现的新的安全扩展，包括保护固件和一个只有授权程序才能访问的安全库。Arm已经有了TrustZone扩展来保护敏感数据，但正在添加块来隔离对公司至关重要的数据集。通常，金融和军事等核心市场的组织都有保护数据集，这些数据集驱动公司的AI模型。
https://www.hpcwire.com/2022/11/05/arm-gives-equal-citizen-status-to-gpus-npus-as-with-its-cpus/
安全研究员Sam Croley在推特上分享了英伟达的新RTX 4090是多么不可思议，在破解密码。事实证明，在破解你的一个密码时，它的速度是上一个领先者RTX 3090的两倍——即使是在面对微软的新技术局域网管理器(NTLM)认证协议和Bcrypt密码黑客功能时也是如此。
从本质上说，这意味着任何拥有RTX 4090的富有玩家都可以在几天内破解一个普通密码，前提是你遵循良好的密码设置实践，而我们大多数人肯定不会。
基准HashCat V.6.2.6，是一个著名的密码破解工具，最好由系统管理员和网络安全专业人员使用，Croley是其中的核心程序员，它允许研究人员在少数可能需要它的情况下测试或猜测用户密码。
不幸的是，这意味着网络罪犯也可以这么做。随着图形用户界面(gui)的发展，以及高性能显卡的现代计算机中这些程序的易用性，部署这些工具变得比以往任何时候都更容易。
在测试中，RTX 4090几乎在所有算法中都超过了RTX 3090，性能几乎翻了一倍——这并不令人震惊，即使这仍然代表着比我们在RTX 4090的图形性能上看到的更高的性能改进。这可能是因为英伟达仍在图形芯片设计开发上投入大量资金，以提高数据中心端的性能。RTX 4090在HashCat软件中提供的几种攻击类型中表现出色，字典攻击、组合子攻击、掩码攻击、基于规则的攻击和暴力攻击。
研究人员估计，一个专门建造的密码哈希装置，配对8个RTX 4090 gpu，可以在48分钟内破解一个8个字符的密码。根据Statista和2017年的数据，8个字符的密码是泄露密码中最常见的，占32%。这并不意味着它们是最不安全的，这很可能意味着这是最常见的密码字符长度，现在，一个“专门的”散列装置可以在一个小时内将它们清除掉。
当然，这假定密码至少有8个字符长，并且遵循所需的约定(至少包含一个数字和一个特殊字符)。然而，当HashCat被驱动去测试最常用的密码时，理论上它可以进行48分钟的破解操作，尝试所有2000亿种可能的组合，直到毫秒范围内。但这也在意料之中，即使是人类也会很快破解“123456”这样的密码——这显然是2021年最常见的密码。
另一个值得注意的有趣因素是，密码破解自然有相关的成本，投资1600美元的RTX 4090是昂贵的，而且每次破解密码的尝试都将产生电力消耗。所以这不仅仅是意志的问题。RTX 4090所做的是降低实际破解密码的成本——只要出现更强大的gpu，而安全算法保持相对静态，这种情况就会发生。Jacob Egner在他的博客中有一个非常详细和有趣的分析，详细介绍了他在$/hash比上的发现。
当然，网络安全的另一个问题是需要加密的数据量，以应对量子计算的不可阻挡的发展——量子计算将使几乎所有目前使用的加密方案都相形见绌。然而，考虑到仅用gpu破解密码的成本降低，目前的安全系统似乎应该尽早升级到更新的后量子算法。
放松点——不是每个RTX 4090的用户都会把他们的顶级显卡变成密码破解消遣。此外，HashCat等工具的密码破解便当通常针对离线资产，而不是在线资产。这意味着你的电脑成为一个疯狂的RTX 4090用户随意破解密码的目标的可能性很小——小到几乎不存在。
然而，鉴于此，也许重温一下在线安全最佳实践还是个好主意，从在最好的密码管理器中存储较长的密码开始。
https://www.tomshardware.com/news/eight-rtx-4090s-can-break-passwords-in-under-an-hour
01 超级计算支持研究改进纳米医学
2019冠状病毒病大流行几个月后，生物医学界以外的人想起了一个很多人可能从青少年时期的生物课程开始就没有听说过的术语RNA (mRNA)。mRNA通常参与转录和翻译DNA中重要的遗传信息，以产生蛋白质——支撑地球上所有生命的关键分子类别。
利用斯图加特HLR的高性能计算资源，研究人员正在进行分子动力学模拟，以提高基于mRNA的治疗的传递效率，几十年来，科学家们一直在研究如何利用mRNA的信息共享功能将药物输送到体内。在冠状病毒大流行期间，德国生物技术公司BioNTech和美国制药公司辉瑞的研究人员率先成功完成了mRNA疫苗的临床试验，并获得了医疗使用许可证。
在传统疫苗中，将死病毒或弱病毒注入人体以引起免疫反应。免疫系统“记住”这种反应，当身体被活跃的病毒感染时，可以重新部署它。相比之下，mRNA疫苗包含病毒基因序列的片段。当转译时，产生的蛋白质触发免疫反应，再次训练身体对感染做出反应。因为mRNA疫苗不需要生成病毒标本，所以它们可以更快地生产出来。
然而，这种设计疫苗的新方法并非没有挑战。使用mRNA疫苗对抗其他疾病意味着将它们运送到体内需要它们的位置。BioNTech和辉瑞公司生产的疫苗使用含有特殊脂质的纳米颗粒将治疗载荷输送到特定细胞中。
美因茨约翰内斯古登堡大学(JGU)的科学家Giovanni Settanni博士说，脂基纳米颗粒的具体组成对于决定mRNA如何有效地传递和释放到目标细胞以产生蛋白质至关重要，在目前的配方中，只有2%的注射RNA是真正有效的。我们需要更精确地了解纳米颗粒在分子水平上是如何工作的，并设计更有效的脂质配方。为了帮助确定用于药物输送的最佳脂质颗粒，Settanni和他在JGU和BioNTech的合作者正在利用斯图加特高性能计算中心(HLRS)的高性能计算(HPC)资源进行大规模分子动力学(MD)模拟。
为了使用mRNA来生产病毒蛋白质，生物医学研究人员必须确保分子不会过早降解，并且在到达目的地之前它们必须安全地穿过细胞膜而不被抗体攻击。在大流行之前，研究显示了使用脂基纳米颗粒(LNPs)、脂复合物和脂质体来提供基于mrna的治疗的巨大前景。
Settanni的合作者使用实验技术来阐明LNPs的内部结构，包括脂质配方如何与RNA分子相互作用，以及这如何影响转染效率，即成功转化为蛋白质的RNA的数量。然而，单靠实验方法无法在分子水平上提供这些相互作用的细节。利用高性能计算技术，Settanni和他的合作者能够精确地模拟纳米颗粒中发生的脂质- rna相互作用，使研究人员能够观察到分子水平上发生的过程。
Settanni说，我们可以在HLRS提供的高性能计算资源上进行大规模分子动力学模拟，就像一台非常强大的显微镜，可以揭示一个系统的分子方面。它们提供了基本信息，有助于在分子水平上解释LNPs的实验数据。从模拟中得到的结果可以用来帮助设计改进的纳米颗粒。
在HLRS的霍克超级计算机的帮助下，塞坦尼和他的合作者注意到ph值——液体的相对酸度或碱度——在这个过程中起着重要作用。研究人员发现，RNA结合脂质配方在低pH值时更有效，而在高pH值系统中，两组分子更可能相互排斥。这有助于研究人员了解当纳米颗粒被pH值从碱性转变为酸性的细胞吸收时，纳米颗粒的结构是如何变化的。
通过模拟得到的结果表明，我们可以使用这个工具来加快识别有前途的脂质配方的过程，以提高转染效率。他们还揭示了导致RNA传递的一些分子事件是如何发生的。
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/supercomputing-supports-research-to-improve-nanomedicine/
02 量子材料使下一代光子学和太赫兹的移动网络成为可能
尽管在传感、国土安全筛查和未来(第六代)移动网络等方面显示出巨大的应用潜力，但目前在技术上尚未充分利用埃赫兹光，即发射光谱的远红外部分辐射。事实上，由于光子能量小，这种辐射是无害的，但它可以穿透许多材料(如皮肤、包装等)。在过去的十年中，许多研究小组都将注意力集中在识别有效产生太赫兹电磁波的技术和材料上，其中就包括神奇的材料石墨烯，然而，它并没有提供预期的结果，特别是，产生的太赫兹输出功率是有限的。
根据最近发表在《光:科学与应用》上的一篇论文，拓扑绝缘体(TIs)已经取得了更好的性能，这种量子材料在整体上表现为绝缘体，而在表面表现出导电特性。
这项研究是由kraas - jan Tielrooij博士领导的纳米级系统ICN2超快动力学小组成员和由Sergey Kovalev博士领导的德国德雷斯顿- Helmholtz-Zentrum (HZDR, Germany)的高场太赫兹驱动现象小组成员进行的，并与来自英国曼彻斯特大学物理与天文学院的ICN2物理与纳米器件工程小组的研究人员合作进行的。Würzburg大学物理研究所(德国)。这些实验是在德累斯顿的TELBE THz设施进行的。
早期的研究表明，容纳有效质量为零的电子的材料能够有效地产生太赫兹谐波，包括前面提到的石墨烯和拓扑绝缘体。当相同频率和能量的光子与物质发生非线性相互作用时，就会产生谐波现象，导致光子的发射能量是入射光子的数倍。这可以被利用，例如，将电子产生的信号在高GHz频段上转换为太赫兹频段的信号。
Tielrooij博士和他的同事研究了两种拓扑绝缘体的行为——典型的Bi2Se3和bi2te3，并与参考石墨烯样品进行了直接比较。
他们观察到，尽管石墨烯中产生的谐波的最大功率受到饱和效应的限制(饱和效应在高入射功率时产生)，但在这些量子材料中，谐波的最大功率随着入射基功率的增加而持续增加。所进行的实验显示，产生的输出功率比石墨烯提高了数量级，接近毫瓦级别。
这种显著的行为差异是由于拓扑绝缘体可以依赖于一个高效的冷却机制，在这个机制中，表面的无质量电荷将它们的电子热分散到薄膜的其他部分。换句话说，大块电子通过吸收电子热来帮助表面态电子。太赫兹三次谐波的最高输出功率。在一种包含拓扑绝缘体薄膜和金属光栅的超材料中，实现了三倍于同一能量的辐射。金属光栅由材料表面的缝隙分隔的金属条组成。
https://phys.org/news/2022-11-quantum-materials-enable-next-generation-photonics.html
