微精选

1、量子纠缠的实际应用来了

量子隐形传态实现的基础和大前提就是量子纠缠。这是一种利用量子纠缠将两个粒子连接在一起的技术，无论它们之间的距离有多远。光子本身不必长距离发送，但它的状态仍会被编码到远处的光子上。1997，物理学家蔡林格带队，在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。当时的论文发表在了《自然》杂志上。后来因为他在量子信息领域的开创性工作，获得了2022年的诺贝尔物理学奖。2015年蔡林格的学生潘建伟首次实现了多个自由度的量子隐形传态，这一成果当时被评为国际物理学十大突破之首。这些成就不仅证明了量子隐形传态在技术上的可行性，也为可扩展的量子计算和量子网络技术的发展奠定了基础。

应用层面一个比较大的问题就是现在的网络基础设施都比较完善了，专门为量子通信大面积的铺设新线路是不太现实的。那有没有可能让量子通信走咱们普通的网线（光纤）呢，在光通信中，所有信号都会转换为光，经典通信的信号通常包含数百万个光粒子，但量子信息使用的是单个光子。就像一辆自行车试图在挤满大卡车的隧道中穿行一样。单个光子将会淹没在其中。所以许多物理学家都认为，量子隐形传态不太可能在普通光缆中实现。

但是近日西北大学的工程师团队首次在普通光缆中实现了量子隐形传态，成功在繁忙的互联网流量中“传输”了30公里。研究成果已于12月20号发表在了《光学》杂志上。研究团队找到了一种不那么拥挤的波长来放置光子。然后添加了特殊的过滤器来减少常规互联网流量的“噪音”，从而帮助脆弱的光子避开繁忙的流量。接下来他们计划将实验扩展到更长的距离。并打算使用两对纠缠光子来演示纠缠交换，传统通信和量子通信在一根“网线”中共存。大大简化了量子通信所需的基础设施。

2、暗能量或许并不存在

暗物质和暗能量被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。最近这些年宇宙学家们正在抛弃暗物质和暗能量。科学界最大的谜团之一暗能量实际上可能并不存在。在过去的 100 年里，物理学家普遍认为宇宙在各个方向上都是均匀增长的。他们利用暗能量的概念作为占位符来解释现阶段无法理解的现象，但这一备受争议的理论始终存在问题。

现在一个研究团队利用改进的超新星光变曲线分析，发现宇宙正在以一种更加多样化、更加不均匀的方式膨胀。新证据支持宇宙膨胀的“时间景观”模型，该模型不需要暗能量，模型指出，光的拉伸现象是时间和距离测量方式的一种自然反应，而不是宇宙整体加速膨胀的直接结果。考虑到重力会使时间变慢，因此空旷空间中的理想时钟比星系内部走得更快。

银河系中的时钟将比大型宇宙空洞中的时钟慢 35% 左右，研究结果表明，宇宙的加速膨胀不需要暗能量来解释。这项研究提供了令人信服的证据，或许可以解决有关宇宙膨胀的一些关键问题。新分析结果已发表在 《皇家天文学会月刊》上。研究人员表示，未来还需要欧几里得和罗曼太空望远镜的进一步观测来增强对时间景观模型的支持，以揭示宇宙膨胀和暗能量的本质。

3、土星环很年轻？

土星环的年龄一直存在争议。2004 年卡西尼号飞船抵达土星时，发现土星环看起来非常明亮干净。给人的感觉就是很新，后续分析表明，土星环大约有 1 亿至 4 亿年的历史。和恐龙出现的时间差不太多。然而在太阳系漫长的进化背景下，土星环很年轻的这个想法似乎有些奇怪

为了揭示土星环的年龄，研究团队开发了 3D 计算机模型，模拟微流星体与土星环之间的碰撞。这些撞击通常发生在约 10万公里/小时的速度下。碰撞产生的高温可能会导致微流星体蒸发。然后这些气体会在土星磁场内膨胀、冷却和凝结，产生带电离子和微观粒子。模拟结果显示，这些带电粒子大多会被拖进土星。很少污染土星环。

所以外观干净并不一定意味着土星环很年轻。新研究并未推翻卡西尼号的观测结果。只是说对卡西尼号数据的解读可能是错误的，土星环因微流星体撞击而变暗的速度比以前低，而且土星环中还含有污染，根据这一新数据，他们推测土星环可能很古老。大约有40-45 亿年的历史。同样的过程也可能影响天王星和海王星环的外观，以及巨行星周围冰卫星的外观。

4、AI+病毒

病毒将遗传物质封装在球形蛋白内，使它们能够复制和侵入宿主细胞，受到这些复杂结构的启发，研究人员一直在探索以病毒为模型的人造蛋白质。这些“纳米笼”模仿病毒行为，可以有效地将治疗基因传递到靶细胞。然而，现有纳米笼的小尺寸限制了它们可以携带的遗传物质的数量，并且它们简单的设计无法复制天然病毒蛋白的多功能性。

虽然大多数病毒都是对称结构，但它们也具有微妙的不对称性。为了解决这些限制，2024 年诺贝尔化学奖得主大卫·贝克带领的一个研究团队。利用人工智能重新创建了这些微妙的特征，并首次成功设计了四面体、八面体和二十面体形状的纳米笼。研究成果于12月18号发表在《自然》杂志上。

直径高达 75 纳米的二十面体结构，能够容纳比传统基因传递载体多三倍的遗传物质，这标志着基因治疗的重大进步。电子显微镜证实人工智能设计的纳米笼实现了预期的精确对称结构。功能实验进一步证明了它们能够有效地将治疗有效载荷传递到靶细胞。

5、瞳孔大小与记忆！

近日康奈尔大学的研究团队做了一个实验，他们给老鼠装上了脑电极，然后在它们的眼前挂上了微型间谍相机，以跟踪它们的瞳孔状态。在一个月的时间里，一组老鼠接受了各种训练，比如在迷宫中收集水或饼干奖励。有一天，老鼠学会了一项新任务，当它们睡着时，电极捕捉到了它们的神经活动，相机记录下了它们的瞳孔变化。

记录显示，当瞳孔在非快速眼动睡眠阶段收缩时，新的记忆会被重现和巩固。而当瞳孔扩大时，旧记忆会重复这一过程。新知识、旧知识、新知识、旧知识，它们在整个睡眠过程中缓慢波动，作者认为大脑有一个时间尺度，将新知识与旧知识区分开来。以防止新记忆覆盖旧的记忆。这一发现可能为人类带来更好的记忆增强技术，并可能帮助计算机科学家训练人工神经网络，使其更加高效。研究于2025年 1 月 1 日发表在了《自然》杂志上。

为什么大脑的效率如此之高，而ChatGPT 执行任何任务都要消耗数十万倍的能量？与大脑的效率相比，机器学习是极其繁琐的，以后或许可以通过更类似于大脑的工作方式来实现更高效的神经网络。