Im Jahr 2025 haben diese zehn technologischen Durchbrüche erneut unser Verständnis der Welt revolutioniert.
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Das Jahr 2025 ist das von der UNESCO definierte "Internationale Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie" und auch ein zeitlicher Abschnitt in China, der die "15. Fünfjahresplanung" miteinander verbindet.
In diesem Jahr ändert sich das Rechenparadigma. Der "DeepSeek Moment" und das damit verbundene "Aha-Erlebnis" lassen uns über die Rechenleistung nachdenken, und es gibt unzählige technologische Durchbrüche in der Quantenrechnung. Von der Nobelpreistrennung für Physik bis hin zur Branche der Hardtech scheint die Welt das Zeitalter des Haufens von Transistoren zu verlassen.
Die Materialien werden ständig erneuert und verändern dadurch unsere Wahrnehmung der materiellen Welt: Hirn - Computer - Chips gleiten in die Großhirnrinde, Hohlkernfasern setzen neue Standards für die Langstreckenkommunikation, metallische Materialien werden auf die Ångström - Ebene, die "zweidimensionale" Welt, gepresst, und das theoretische Modell des Myons stimmt genau mit der realen Welt überein. Die abstrakten Grenzen der Materie werden von der Technologie Schritt für Schritt realisiert.
Das Bild der menschlichen Existenz verändert sich ebenfalls. In diesem Jahr erreicht Stahl zum ersten Mal den Schwellenwert für "nahezu null Emissionen". Chinas "künstliche Sonne" kann die zukünftige Funktion eines Fusionsreaktors vorspielen, und die Proben von Asteroid Bennu deuten auf die Vergangenheit der Erde hin. Die Existenzkoordinaten der menschlichen Zivilisation werden neu kalibriert.
Nachfolgend sind die zehn größten wissenschaftlichen und technologischen Durchbrüche des Jahres 2025 von Jiemian News zusammengestellt.
DeepSeek - R1: Die "chinesische Lösung" für große Modelle
Das am 20. Januar 2025 von DeepSeek veröffentlichte DeepSeek - R1 - Modell basiert auf dem Deep Seek - V3 - Basismodell, treibt die Trainings - und Inferenzfähigkeit mit verstärktem Lernen an und ist kostenlos und Open - Source.
Dieses Modell basiert auf dem o1 - Inferenzmodell und setzt stärker auf "verstärktes Lernen". Das Modell nutzt ein von sich selbst erstelltes und angepasstes Belohnungssystem, um Rückmeldungen aus seinen eigenen Handlungen zu erhalten. In Benchmark - Tests wie Math - 500 erreicht R1 mit sehr geringem Rechenleistungsaufwand eine Inferenzfähigkeit, die mit der von OpenAI o1 vergleichbar ist. Die Zeitschrift Nature hat den Gründer von DeepSeek, Liang Wenfeng, zu einem der zehn prominentesten Personen des Jahres 2025 ernannt und ihn dafür gelobt, "komplizierte logische Schlussfolgerungen zugänglich zu machen".
Supraleitende Quantenkreise und makroskopischer Quanten - Tunneleffekt: Bestätigung des Fundaments der Quantentechnologie
Im Oktober wurde der Nobelpreis für Physik der Quantentechnologie verliehen, um die supraleitenden Quantenkreis - Technologien zu würdigen, die das makroskopische Fundament für die moderne Rechenrevolution gelegt haben. John Clarke, Michel H. Devoret und John M. Martinis erhielten diesen Preis, weil sie in den 1980er Jahren erstmals den makroskopischen Quanten - Tunneleffekt und die Energieniveaudiskretion in einem Stromkreis mit Josephson - Kontakten beobachteten.
Diese Entdeckung hat die traditionelle Grenze zwischen der klassischen und der Quantenwelt gebrochen und bewiesen, dass ein makroskopisches Stromkreissystem aus Hunderten von Millionen von Atomen genauso präzise gesteuert werden kann wie ein mikroskopisches Teilchen. Dieser Durchbruch hat die "künstlichen Atome" und die supraleitenden Quantenbits (Qubits) hervorgebracht, die die physikalische Grundlage für die Quantenrechnungen von Tech - Giganten wie Google und IBM bilden.
Der universelle Quantencomputer Helios: Präzise Quantenrechnung öffnet die Türen für den kommerziellen Einsatz
Als führendes Unternehmen auf dem Gebiet der Ionenfallen - Route in der Quantenrechnung hat Quantinuum am 5. November den dritten Generationen - Quantencomputer Helios vorgestellt. Helios verfügt über 98 physikalische Quantenbits, die Fidelität der Ein - Quantenbit - Gatteroperationen erreicht 99,9975 %, die durchschnittliche Fidelität der Zwei - Quantenbit - Gatteroperationen zwischen allen Quantenbit - Paaren liegt bei 99,921 %, und er kann 48 korrigierte logische Quantenbits bereitstellen. Er ist derzeit der weltweit präziseste universelle kommerzielle Quantencomputer.
Helios erreicht ein physikalisches - logisches Bit - Verhältnis von fast 2:1 (weit höher als das Branchenmittel von einigen Dutzend oder sogar Hunderten zu eins), was von Professor Prineha Narang der University of California, Los Angeles, als "einzigartig und beeindruckend" bewertet wurde. Zusammen mit der von ihm entwickelten Programmiersprache Guppy könnte die Einführung von Helios bedeuten, dass die Quantenrechnung endlich in der Lage ist, kommerzielle Probleme zu lösen.
Der ultra dünne und hochbandbreite Hirn - Computer - Interface - BISC - Chip: Ein "drahtloses Breitband" für das Gehirn
Das am 8. Dezember von einer Forschungsgruppe der Columbia University in Zusammenarbeit mit Stanford und anderen Einrichtungen veröffentlichte BISC - Chip - Projekt hat eine bisher nie dagewesene "drahtlose digitale Breitbandverbindung" in das menschliche Gehirn eingebracht. Dieses Ergebnis wurde in der internationalen Fachzeitschrift Nature Electronics veröffentlicht. Durch die extreme Integration von 65.536 Elektroden, einer Stromversorgung und einem RF - Modul auf einem flexiblen CMOS - Chip mit einer Dicke von nur 50 µm und einem Volumen von 3 mm³ hat es die physikalische Form des traditionellen Hirn - Computer - Interfaces vollständig verändert.
Der Chip kann wie ein Aufkleber auf die Oberfläche der Großhirnrinde gleiten und über einen externen Relaisstation eine UWB - Verbindung herstellen, um eine Datenübertragungsrate von bis zu 100 Mbps zu erreichen. Dieser Sprung löst nicht nur das Problem der fehlenden Echtzeitübertragung von hochauflösenden Signalen, sondern leitet auch eine riesige Menge von Nervendaten direkt in ein KI - Modell. Es bietet einen zentralen Datenkanal für die ganz implantierte Epilepsiemonitoring, die hochgradig flexiblen Neuroprothesen und die bidirektionale Hirn - Computer - Interaktion.
Neue Hohlkernfaser: Ein neues Rekord für die Signaldämpfung bei der Datenübertragung
Das von Microsoft unterstützte Lumenisity - Forschungsteam hat eine mikrostrukturierte Lichtwelleitung mit bisher nie dagewesener Übertragungsbandbreite und ultrageringer Dämpfung entdeckt. Das Ergebnis wurde am 1. September in der internationalen Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht. Die gemessene Dämpfung dieser neuen Hohlkernfaser bei einer Wellenlänge von 1550 nm (einem häufig verwendeten Wellenlängenbereich für die Kommunikation) beträgt nur 0,091 dB/km, und in einem Frequenzband von 66 THz bleibt die Dämpfung unter 0,2 dB/km.
Im Gegensatz zu der traditionellen Glasfaser mit festem Kern nutzt diese innovative Faser einen "Luftkern" und leitet das Licht durch eine umgebende, sorgfältig gestaltete Glasmikrostruktur. Darüber hinaus besteht bei dieser Technologie theoretisch noch Raum für eine weitere Reduzierung der Dämpfung, und sie kann auch in Wellenlängenbereichen mit Breitbandverstärkern arbeiten. Dies könnte ein neues Zeitalter für die Langstreckenkommunikation und die Fernübertragung von Hochleistungslasern einläuten.
Das "Ångström - Maßstab" - Herstellungsverfahren für zweidimensionale Metalle: Eine "Dimensionalitätsreduktion" für Metallatome
Ein März veröffentlichte Studie des Teams von Zhang Guangyu am Institut für Physik der chinesischen Akademie der Wissenschaften in der internationalen Fachzeitschrift Nature zeigt, dass sie eine "Van - der - Waals - Pressmethode für die Atomfabrikation" entwickelt haben, die die Dicke von metallischen Materialien auf die Ångström - Ebene (Å), etwa ein Zwanzigtausendstel des Haar - Durchmessers, reduziert. Messungen der elektrischen Transporteigenschaften und des Raman - Spektrums von einlagigem Wismut (Bi) zeigen, dass es ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufweist, wie z. B. neue Phononenmoden, eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit, einen deutlichen Feldeffekt und eine große nichtlineare Hall - Leitfähigkeit.
Die Herstellung von atomar dünnen zweidimensionalen Metallen galt in der Wissenschaft lange als "unmöglich". Diese Arbeit hat einen effektiven Weg für die Herstellung von zweidimensionalen Metallen, Legierungen und anderen zweidimensionalen Nicht - Van - der - Waals - Materialien eröffnet und bietet Anwendungsmöglichkeiten für eine breite Palette von neuen Quantenelementen, elektronischen Bauteilen und photonischen Bauteilen.
Das hochpräzise Ergebnis des Myon - g - 2 - Experiments: Das Standardmodell hält vorerst stand
Im Juni wurde das lang erwartete Endresultat des Myon - g - 2 - Experiments am Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) veröffentlicht. Die gemessene anomale magnetische Momente des Myons stimmt genau mit der korrigierten theoretischen Vorhersage überein. Das neueste Messergebnis stimmt gut mit den 2021 und 2023 veröffentlichten Ergebnissen überein und hat die Messgenauigkeit auf beispiellose 127 ppb (1,27 von zehn Millionen) gesteigert, was das ursprüngliche Ziel des Experiments (1,4 von zehn Millionen) übertrifft und das derzeit genaueste Messergebnis der anomalen magnetischen Momente des Myons liefert.
Obwohl die neuesten theoretischen Berechnungen die möglichen "neuen Anzeichen" in der anomalen magnetischen Momente des Myons geschwächt haben, kann das hochpräzise Ergebnis dieses Experiments eine Grundlage für die zukünftige Erweiterung des Standardmodells bieten. Das Standardmodell hat eine weitere Herausforderung überstanden.
Der nahezu null - emissionsfreie grüne Stahl SSAB Zero™: Der Anfang einer nachhaltigeren Energieökonomie
Am 23. September hat der schwedische Stahlgigant SSAB angekündigt, dass sein SSAB Zero™ - Stahl das erste Produkt ist, das den nahezu null - emissionsfreien Schwellenwert der Internationalen Energieagentur (IEA) erreicht und den Einkaufskriterien der "First Movers Coalition" (FMC) entspricht. Dank der Fabrik in Iowa in den USA kombiniert dieses Produkt fossilenfreie Elektrizität, Biomasseenergie und das HYBRIT® - Technologie - Konzept der Wasserstoffreduktion von Eisen, um die Kohlenstoffemissionen von der chemischen Reaktion her auszuschalten.
GE Vernova (ein unabhängiges Unternehmen, das aus der Energiesparte von General Electric hervorgegangen ist) hat am gleichen Tag angekündigt, dass es dieses Produkt sofort in die Lieferkette für aufrecht stehende Windkrafttürme einführen wird. Dies bedeutet, dass das "grüne Wasserstoff + grüne Elektrizität" - Schmelzmodell die Phase der Konzeptvalidierung erfolgreich überwunden hat und ein erstes skalierbares und nachhaltiges grünes Beispiel für die globale Energieinfrastruktur bietet.