来源：环球科学、科技日报、中国科学报、中国新闻网等

首次实现低能微波和高能光学光子的量子纠缠

(相关资料图)

由于热量会破坏纠缠等量子特性，使量子比特不能计算。因此，量子计算机必须将量子比特与环境隔离，在真空中将其冷却到极低的温度。对于超导量子比特来说，它们要与微小电流一起工作，这些电流以每秒大约一百亿次的频率在电路中来回移动。它们使用微波光子相互作用。但问题在于，即使是少量的热量，也很容易干扰单个微波光子及其量子特性。据科技日报消息，最近发表于《科学》（Science）上的一篇文章中，研究人员首次将低能微波与高能光学光子纠缠在一起，在能量尺度超过5个数量级的平台间建立了脆弱的纠缠态，为有效桥接混合量子系统提供了途径。

研究人员使用了一种特殊的电光设备：一种由非线性晶体制成的光学谐振器，它会在存在电场的情况下改变其光学特性。超导腔容纳这种晶体并增强这种相互作用。他们使用激光在几分之一微秒内将数十亿个光学光子发送到电光晶体中。通过这种方式，一个光学光子分裂成一对新的纠缠光子：一个光学光子的能量仅比原始光子少一点，而一个微波光子的能量低得多。研究人员成功建造了一个体积更大的超导装置，不仅能避免对超导性的破坏，还有助于更有效地冷却设备并在光学激光脉冲的短时间内保持低温。通过测量两个光子电磁场的量子涨落之间的相关性，研究人员证实了这种相关性比经典物理学所能解释的还要强。两个光子的这种纠缠量子态是通过室温链路连接超导量子计算机的基础，这对扩展现有的量子硬件、实现与其他量子计算平台的互连，以及新型量子增强遥感应用都具有重大影响。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg3812

化石碎片揭示西班牙的一种新棘龙

来源：Oscar Sanisidro（Grup Guix）

棘龙类包含不同类别的恐龙，通常体型很大，双足站立且食肉。著名的棘龙类恐龙包括棘龙和重爪龙。人们认为，棘龙类可能起源于欧洲，随后迁徙至非洲和亚洲。不过棘龙曾存在于西班牙的证据大多基于化石化的牙齿残骸。据一篇发表于《科学报告》（Scientific Reports）的新论文，科学家提出一个来自西班牙卡斯特利翁的恐龙标本是一个新的棘龙类物种。

研究人员分析了化石碎片（一块右侧颌骨、一个牙齿和五块椎骨），发现于西班牙莫雷利亚组，可追溯到早白垩世晚巴雷姆阶（1.27亿~1.26亿年前）。根据这些遗骸，他们估计该标本大约长10~11米。此外，研究人员还比较了这些标本和其他棘龙类的数据，以确定其相对其他物种的演化关系。作者鉴别出这一标本既是一个新物种，也是棘龙类一个新属，将其命名为Protathlitis cinctorrensis。研究人员提出，这一新物种可能表明，棘龙类在早白垩世出现在劳亚古陆（北半球的一片广阔陆地），有两个亚群的物种占据了欧洲的西部。棘龙类可能后来迁移到了非洲和亚洲，在那里分化。在欧洲，Protathlitis这样的重爪龙类占优势，而在非洲，棘龙属等棘龙科物种数量最多。对这一潜在新物种的鉴定表明，伊比利亚半岛可能曾是中到大体型棘龙的多样化区域，并揭示了棘龙类的起源和演化。

https://www.nature.com/articles/s41598-023-33418-2

“旅行者”号数据揭示天王星卫星可能有地下海洋

来源：NASA/JPL-Caltech

此前，天文学家通过探测器收集的数据已发现，太阳系中至少有六个（木卫二、土卫二等）冰卫星的冰壳下可能存在液态的海洋。最近，据美国航空航天局（NASA）消息，研究人员利用上世纪80年代NASA“旅行者”2号飞掠天王星时采集的数据建模，并结合新模型分析后发现，天王星最大的四颗卫星很可能也存在地下液态海洋。这项工作发表在《地球物理研究杂志：行星》（Journal of Geophysical Research：Planets）上。

目前我们知道，天王星至少有27颗卫星，其中最大的四颗卫星中，最小的天卫一（Ariel）直径为1160千米，最大的天卫三（Titania）为1580千米。此前天文学家认为，只有天卫三有可能维持防止内部海洋结冰所需的热量，其他的卫星则太小。但科学家在土卫一、谷神星以及冥王星这些小天体上也发现存在地下海洋的证据，因此必然存在某些机制使得它们能维持热量。通过建立这些小天体的化学和地质学模型，并用它来分析天王星的观测数据，研究人员发现天王星卫星的地幔中存在潜在热源，而多孔地表也可能足够保温从而维持液态水所需的热量。同时，他们发现最大一颗卫星的海洋中可能富含防冻成分氯化物及氨，这也增加了存在液态海洋的可能性。研究人员表示，这项研究可以用于引导天王星卫星未来的观测计划，为天王星探测器的设计提供理论支持。

https://www.nasa.gov/feature/jpl/new-study-of-uranus-large-moons-shows-4-may-hold-water/

废弃纸尿裤可以用于建房子

来源：Muhammad Arief Irfan

一次性纸尿裤通常由木浆、棉花和粘胶人造丝，以及聚酯、聚乙烯、聚丙烯这类塑料制成。大部分废弃的一次性纸尿裤都会经过填埋或焚烧处置。据《科学报告》（Scientific Reports）发表的一项新研究，可以用粉碎后的一次性纸尿裤来替代最多有8%的沙，用于修建单层房屋，同时不会显著削弱房屋的承载力。

研究人员将清洗后干燥并粉碎的废弃一次性纸尿裤与水泥、沙子、碎石和水混合，制备出了混凝土和砂浆样本，再让这些样本经过28天的固化。随后，他们计算了如果修建一栋符合印度尼西亚建筑标准的建筑面积为36平方米的房屋，使用的各类建筑材料中最多有多少沙子能用一次性纸尿裤替代。他们发现，在一栋三层房屋中，废弃的一次性纸尿裤最多或能取代柱子和房梁使用的10%的沙子。在单层房屋使用的混凝土柱子和房梁中，这一数值可提高至27%。隔断墙使用的砂浆中最多有40%的沙子能用一次性纸尿裤替代，而楼梯和花园铺设只能有9%的沙子被替代。综合来看，修建一栋建筑面积36平方米的单层房屋中最多有8%的沙子能用废弃的一次性纸尿裤替代，相当于1.7立方米的废弃纸尿裤。作者指出，研究结果的进一步应用需要政府和垃圾处理的利益相关方参与并共同建立废弃纸尿裤的大规模回收、消毒和粉碎流程。

https://www.nature.com/articles/s41598-023-32981-y

模拟非洲的人类起源

虽然当前普遍认为智人（Homo sapiens）起源于非洲，但关于人类演化支如何趋异以及整个非洲的人群迁徙仍有很多不确定性。这些不确定性既源于化石和古基因组数据很有限，也源于化石记录与用现代DNA建立的模型所得出的结论时有出入。近日，发表于《自然》（Nature）的一篇论文显示，一个模拟了至少两个演化支在几十万年里分化（但仍持续混合）的模型或许最能代表非洲的人类起源。这个所谓的弱结构干群被认为帮助形成了一个祖先非洲人群，该人群后来趋异演化成当代非洲人群以及生活在非洲以外的所有人群。

研究者测试了古人类学和遗传学文献中关于非洲大陆演化和迁徙的各种对立模型，结合了非洲南部、东部和西部的人群基因组数据。作者还纳入了南非44名现代纳马族（Nama）个体的最新基因组测序数据，纳马族为原住民，他们的遗传多样性比其他现代人群更为显著。该模型显示，能在当代人群中检测到的早期人类的最早人群分化发生在12万~13.5万年前，在两个或更多的遗传分化较弱的古人类群体经过几十万年的混合之后。作者提出，在该人群分化后，古人类仍在不同干群之间迁徙，形成了一个结构很弱的干群——这比之前模型更好地解释了个体人类和人群间的遗传差异。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06055-y

太平洋垃圾带可能催生了新的生态形式

来源：Denis Riek，The Global Ocean Surface Ecosystem Alliance（GO-SEA）Field Guide（CC-BY 4.0）

太平洋垃圾带（Great Pacific Garbage Patch）是现今最大的海洋垃圾带，清理海洋垃圾已经成了环境保护的当务之急。然而，最近发表于PLOS biology和《海洋生物学》（Aquatic Biology）的两篇研究发现，太平洋垃圾带中除垃圾外，还包含很多浮游生物，清理海洋垃圾的同时可能会去除这些浮游生物，从而影响海洋生态。

研究团队沿着太平洋垃圾带航行了80天，并在沿途海洋表面样本中发现：垃圾带中浮游生物密度高于外围，其中3个浮游生物类群（Velella，Porpita和Janthina）的丰度和塑料丰度呈正相关。研究者表示，海龟和海鸟等捕食者会以这些浮游生物为食，这意味着太平洋垃圾带中存在着一个复杂的生态系统。建模研究发现，海洋垃圾的清理工作或可威胁到许多长期存在的物种的生存，因为清理工作同时带走了水中的浮游生物。对此，研究者表示，最有效的解决方案是防止更多的塑料进入海洋。

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001646

小跳蛛的双重策略：伪装植物和蚂蚁

很多动物都有自己独特的伪装手段来躲避捕食者。5月17日，研究人员在《交叉科学》（iScience）上报告，一种微小的彩色跳蛛会采用两道防线来避免被捕食者吃掉：用植物进行伪装和像蚂蚁一样走路。

研究人员分别探究了这两种伪装的效果。通过对比蚂蚁和蜘蛛走路时的行为模式，他们发现，科氏翠蛛走路时不像大多数跳蛛那样跳跃，而是像蚂蚁一样移动。通过测试这种蜘蛛对两种潜在捕食者（螳螂和一种捕食其他蜘蛛的跳蛛）的防御能力，研究者发现，当捕食者面临模仿蚂蚁的科氏翠蛛和另一种体型相近的非拟态跳蛛时，捕食者蜘蛛攻击非拟态跳蛛的概率更高，而螳螂攻击两种猎物的概率一样。这种差异可能是由捕食蚂蚁可能会带来的伤害程度导致。进一步的操纵实验发现，失去一条前足会使科氏翠蛛被捕食的风险升高，原因可能是它们模仿蚂蚁的精准度降低。此外，研究人员通过科氏翠蛛的体色与龙船花和基及树的对比发现，相比于基及树，模仿蚂蚁的科氏翠蛛在龙船花上能更好地伪装自己从而躲避跳蛛和螳螂这两种捕食者。该研究为深入理解选择压力驱动下生物表型适应性演化提供了新的视角和实例。

https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(23)00824-6

WHO发布新指南，建议不要使用非糖甜味剂来控制体重

来源：Pixabay

当地时间5月15日，世界卫生组织（WHO）发布了一份关于非糖甜味剂（non-sugar sweeteners，即无热量的代糖）对健康影响的循证指南，建议不要使用这类非营养性甜味剂来控制体重或降低非传染性疾病（noncommunicable diseases，简称NCDs）的风险。这是一项基于现有实验证据的系统综述，数据表明，从长远来看，非糖甜味剂无助于成人或儿童控制体重。分析结果还表明，长期使用非糖甜味剂可能会产生潜在的不良影响，例如使成人患有2型糖尿病或心血管疾病的风险增加。

这份指南包括人工合成和天然存在的所有非糖甜味剂，并且适用于除既往患有糖尿病的人以外的所有人。常见的非糖甜味剂包括安赛蜜、阿斯巴甜、甜蜜素、三氯蔗糖、甜叶菊等。但这项系统综述的结果并不适用于含有非糖甜味剂的个人护理和卫生用品，如牙膏、护肤霜和药物，也不涉及可产生热量的低热量糖和糖醇。不过，WHO表示，由于该指南并不是基于非糖甜味剂安全性毒理学评价，因此无意更新或取代联合国粮食及农业组织（FAO）/WHO食品添加剂联合专家委员会（JECFA）或其他权威机构所进行的安全性评价，以及他们制定的最大摄入量指南。

https://www.who.int/publications/i/item/9789240073616

罕见耐阿尔茨海默病基因在第二名患者身上发现

来源：Pixabay

根据最新发表于《自然·医学》的一项研究，科学家们在第二个人中发现了一种罕见的耐阿尔茨海默病基因。研究人员分析了1200名携带常染色体显性阿尔茨海默病基因的患者的临床和遗传数据，发现其中一名男性虽然携带该变异，但在67岁时仍然保持着良好的认知能力。尽管该男性的大脑已经出现了广泛和大量的淀粉样蛋白病变，但是tau蛋白在嗅觉皮质中的积聚非常有限。这些特征与先前报道的一位携带APOECh突变的女性病例相似，该女性病例同样表现出对阿尔茨海默病具有耐受性。

通过遗传测序，研究人员发现该男性虽然没有APOECh突变，而是具有一种罕见变异的RELN基因——H3447R。研究表明，该突变会增强RELN基因编码蛋白与配体之间的相互作用，减少tau蛋白的过度磷酸化，在动物模型中也显著改善了小鼠的病理变化。通过调节与RELN相关的信号通路，可能有助于治疗神经退行性疾病，对抗阿尔茨海默病所导致的认知衰退。

https://www.nature.com/articles/s41591-023-02318-3

胎盘在精神分裂症中具有关键作用

关于精神分裂症，科学家们过去普遍认为，它是由遗传和环境风险因素直接作用于大脑导致的。最近，在一项发表于《自然·通讯》的研究中，来自美国利伯脑发育研究所的研究人员发现，胎盘在精神分裂症的发展中也扮演着重要角色。研究人员找到了胎盘中139个与精神分裂症特异性相关的风险基因，这些基因编码的蛋白质与胎盘的营养感知、细胞生长和应激反应相关。研究结果显示，精神分裂症的遗传风险部分通过胎儿大脑基因表达传递，还有相当大一部分风险是通过胎盘基因表达传递的，这两种机制并不相互排斥。

研究人员还发现，胎盘中的精神分裂症风险基因通过不同的机制影响不同性别的胎儿，而且男性胎儿比女性胎儿更容易受到子宫内环境的影响。此外，该研究结果还表明，母亲感染新冠病毒会导致胎盘中精神分裂症风险基因的表达上调。因此，怀孕期间感染新冠可能是胎儿精神分裂症发展的环境危险因素。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38140-1