百万原子膜环境中蛋白自切割的多尺度量子-经典模拟
研究团队提出结合分子动力学、密度泛函理论与关联波函数方法的量子-经典混合工作流,通过 CUDA-Q 调度 54-qubit IQM 量子处理器与最多 1,200 块 NVIDIA H100 GPU,对粘附类 G 蛋白偶联受体 ADGRG1 的自切割成熟反应完成超过一百万原子的模拟,该反应此前未用关联电子结构方法研究。
研究团队提出结合分子动力学、密度泛函理论与关联波函数方法的量子-经典混合工作流,通过 CUDA-Q 调度 54-qubit IQM 量子处理器与最多 1,200 块 NVIDIA H100 GPU,对粘附类 G 蛋白偶联受体 ADGRG1 的自切割成熟反应完成超过一百万原子的模拟,该反应此前未用关联电子结构方法研究。
Carnegie Mellon大学团队在arXiv发表论文,利用金刚石氮-空位(NV)色心的两条激发态跃迁作为一对手性通道,对手性分辨的Damon–Eshbach表面自旋波进行成像。
推荐理由:论文展示了利用NV色心激发态两条跃迁作为手性通道,直接分辨自旋波传播方向的成像方法,可迁移性强。
京都大学、大阪大学、核融合科学研究所等组成的国际研究团体开发出新测量手法,用一台相机同时记录单发X线脉冲照射结构体时产生的超小角到宽角衍射信号,并结合X线自由电子激光器导出了纳米到亚微米尺度上皮秒量级高能量密度等离子体的膨胀速度。
Rice University 的 Guido Pagano 团队与 Duke University、Translume Inc. 合作开发出单片式分段三维离子阱,成果发表于 Physical Review Applied。
美国 Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)的研究团队使用 Spheral 模拟代码开展三维模拟,研究核装置在小行星表面附近引爆产生的 X 射线快速加热并汽化物质后,小行星会如何响应。
RIKEN 及合作机构研究者在硅/硅锗器件上用单条微波控制线同时操作五个电子自旋量子比特,门保真度保持在99.9%及以上。团队将串扰主要归因于 AC Stark 引起的相位偏移,通过逐对测量量子比特间的影响并加以补偿,避免了对所有组合单独校准。
推荐理由:文中给出了单比特与多比特并行操作下的门保真度对比数据,便于理解串扰补偿方法的实际效果。
DIII-D National Fusion Facility 将与 Kyoto Fusioneering 合作,在其托卡马克装置内安装并测试专为反三角形位形(reverse D 形)等离子体设计的偏滤器排气系统。
INL 研究人员开发出用于 PEMWE 的铂镍钌中熵合金纳米催化剂,贵金属重量占比 20.5%,仅为商业基准(40% 铂)的一半左右,却在多项测量中表现更优。在单池 PEMWE 装置中,该催化剂在 1.6 V 下达到 1.0 A/cm² 的电流密度,并在 60 °C(140 °F)下稳定运行超过 300 小时,而商业基准持续衰减。
Journal of Nuclear Materials 发表研究,对用于制造核燃料芯块的粉末注射成型工艺进行优化,作者为 Deana Tsang、Adrien J. Terricabras、Austin Nichols、Kyle Johnson、Antoine Claisse 与 Joshua T. White,文章刊于第 634 卷,出版日期为 2026 年 12 月。
斯坦福大学研究团队结合干涉散射显微术与共聚焦阵列探测器技术,开发出名为 Interferometric Image Scanning Microscopy(iISM)的成像系统,实现约 120 纳米分辨率,无需荧光标记即可实时观察活细胞内部结构的运动与相互作用。
NIST 与 JQI 研究人员演示了一种基于芯片的光频梳,将两束激光输入同一微环谐振器产生相互作用,生成等间隔光学频率序列,无需早期单激光方案所需的额外稳频硬件。芯片上集成了多达 300 个微型环形谐振器。该演示仅涉及频率梳组件而非完整便携原子钟,NIST 也未报告基于该器件的成品导航系统;研究团队的下一步是把已演示的光学性能转化为满足尺寸、功耗与可靠性要求的实用仪器。
OzGrav 联合西澳大学、澳大利亚国立大学和阿德莱德大学的研究者在 Physical Review D 发表论文,提出并测试了一种面向 LIGO 下一次升级的新型臂长稳定(ALS)锁定方案。
Max Planck 光学研究所(MPL)与 Leibniz 汉诺威大学(LUH)团队在 4 K 冷却光纤中通过受激布里渊散射,首次在无光学与机械谐振腔的单程传输条件下实现光与声的强耦合,光声相互作用强度超过光学与声学噪声损耗,频谱测量中出现能级反交叉(avoided crossing)的间隙作为证据。
推荐理由:原文用高速公路与赛道的比喻解释了无腔强耦合与传统光力学腔方案的关键区别,便于理解该实验路径的难点。
NC State 研究团队演示了用激光电离空气形成等离子体细丝作为天线并成功发射30 MHz VHF 电波,论文发表于 IEEE Journal of Microwaves。该天线通过调节激光参数控制细丝长度与角度,实现频率与波束指向可调;团队还设计了金属环无接触馈电结构,环作为电容产生电磁场驱动等离子体发射。作者指出低地球轨道仍有足够空气形成等离子体,接收能力尚未演示。
Anthropic 的 Claude Mythos 5 设计出一种量子线路,门数比此前方案少 17 倍,代价是比特数多 12%,为受限量子硬件提供了新的取舍选项。
CDTN/CNEN 的 Igor Andrade Machado 凭硕士论文获奖,成果为用 Python 构建的中子谱反演 Web 应用 SpecUnPy。该工具集成多种算法与不确定度估计方法,验证中与国际参考代码比较,生成的谱在信息有限时仍清晰可靠,优于传统代码。颁奖仪式将于 10 月 13 日在里约热内卢 CNEN 成立 70 周年活动上举行。
上海交通大学、香港城市大学、华东理工大学、中南大学与德国马普可持续材料研究所合作,用机器学习方法把废金属杂质当作有用的合金元素而非去除,共开发出14种再生铁基合金,抗拉强度最高提升15.2%或断裂伸长率提升73.2%,生产成本降低8.1%。
PSI团队用聚焦离子束将压水堆使用过的燃料包壳表面的氧化锆层切成约20微米厚的三维圆柱样品,再进行PXCT扫描,可探测到小至80纳米的孔隙。团队成员Liliana Duarte称包壳管上的保护性氧化层在使用多年后仍保持完整并继续发挥作用;高压釜样品与使用过的燃料组件样品密度相近,提示后续包壳材料研究部分工作或可不必使用乏燃料棒的放射性样品。
NIST 与 JQI 研究人员演示了一种生成微型光频梳的新方法,可脱离笨重实验室设备完成高质量光学测量,有望推动超精密移动授时,并在 GPS 不可用或受干扰时为无人机、汽车、潜艇等提供导航信号。该方案让两台激光器的光在微环谐振腔内自相互作用产生等间距刻度,避免了此前单激光方法需要额外高耗电设备的问题。单个芯片可容纳至多 300 个环形谐振器,每片晶圆含 400 多个芯片。
推荐理由:原文说明了双激光方案绕开单激光方法需额外耗电设备的问题,读者可据此理解其对移动授时的意义。
来自Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter、上海微系统与信息技术研究所、ETH Zurich和牛津大学的合作团队通过超越量子涡旋运动速度的光电回路,探测了超导体中Cooper对的退配对极限。
推荐理由:文章对比了s波与d波超导体在超过退配对极限时的不同响应,便于理解能隙对称性如何决定超导稳定性。
中国科大潘建伟、张强团队与济南量子技术研究院合作,提出多波长联合相位锁定架构并结合贝叶斯相位估计,实现跨节点、达到散粒噪声极限的高精度相位锁定,成果于10月14日发表于《物理评论快报》。
推荐理由:原文给出了参考光波长、链路长度与干涉可见度等参数,便于判断该相位锁定方案的精度水平。
NVIDIA 团队提出 patchwork,一个面向指定窄走廊二维 surface-code 布局、可自动执行任意多量子比特 Pauli 测量的格手术编译器。其测量电路与调度在所有数值测试的码距下保持完整有效码距,并通过波前算法将合并补丁划分为 commit、buffer、cleanup 区域以支持并行解码。
论文提出一种时空协同的三轴主动磁补偿架构,用于抑制冷原子量子存储的塞曼退相干,采用整体 3D 打印正交方形 Helmholtz 线圈框架(边长 158 mm)、空间前馈逆矩阵解耦和双阈值迟滞增量 PI 控制器。
monoprop 是一个开源、MPI 分布式的 C++ 算子传播框架,支持 Pauli 与 Majorana 基,带 Python 绑定。它用反交换索引按位置记录单项式列表,使每门门的查找代价从稠密实现的 O(KN) 降为 O(K/N),即系统越大单个单项式代价反而越低;在 Deucalion 超算上近理想扩展到 8192 核,追踪 9.47×10^10 个单项式。
Cornell 大学研究者开发出可按需生成并实时控制氢微气泡的芯片系统,通过超声驱动气泡操纵液体流向,为靶向药物递送等应用奠定基础。芯片由 Cornell NanoScale Science and Technology Facility 制造,含九个方形排列的电极,可产生 10 至 100 微米的气泡,工作区 3 毫米。
康奈尔大学研究人员开发出一种芯片系统,可在 3 毫米区域内按需生成并实时控制氢气泡,通过超声驱动气泡共振来操纵液体流动,为可重构微流控器件和靶向药物递送提供了可能。
ORNL 与合作者开发出用于核设施建设的 3D 打印纤维增强复合模具,可将专用模具的设计、打印与交付周期从传统钢模具的约六个月缩短到约两周,关键表面精度达到十六分之一英寸。
Google 宣布其 Willow 处理器通过魔法态培育技术将专用量子态制备误差降低 40 倍,逻辑 T 态保真度达 99.99%。该方法通过引入含误差量子态并配合一系列协调测量进行筛选,未通过检查的尝试被丢弃,通过的则产出更干净的量子态;团队还改进了处理器控制并开发了新基准测试方法,以应对实验室电气设备漂移和温度变化带来的噪声。
推荐理由:文章说明了魔法态制备占用量子计算资源的瓶颈背景,便于理解该技术进展的实际意义。
Google Quantum AI 的 Emma Rosenfeld 及同事用 Willow 量子计算机证明魔态培育(magic state cultivation)技术在实践中可行,将 Willow 的错误降低了 40 倍。
推荐理由:文章给出了错误降低倍数与高质量魔态产出比例,读者可据此评估该纠错方案的当前水平与局限。
中国科学院福建物质结构研究所 Wen Zhenhai、Huang Junheng 团队开发出含 3.1% 氟的氟化 graphene 电催化剂 FG-3,使锌空气电池实现约 98% 往返效率,在环境空气中稳定运行超过 820 小时,约 1,500 次充放电循环后仍保持 97.6% 效率。
Kairos Power 在新墨西哥州阿尔伯克基的制造开发园区投用了一套核燃料球自动检测与激光打码系统,实时测量每颗燃料球的直径、几何形状和密度,并用高精度激光以微米级扫描外表面评估结构完整性。
DIII-D 将与 Kyoto Fusioneering 合作设计并装上负三角形位形偏滤器,由该公司制造并供应瓦片,使后续实验在与聚变能电站相关的条件下运行。此前 2023 年 DIII-D 用临时偏滤器区的装甲瓦片开展负三角形位形实验,连续数周获得高性能等离子体且未出现一次边缘局域模。
Excelitas Technologies 的 Luxium™ 溴化镧(LaBr₃(Ce))探测器以 ~2.6% 的能量分辨率和约 25 纳秒的衰变时间,兼顾高分辨与高计数率,可在室温下工作,无需低温冷却。
Florida International University(FIU)团队研发出名为 SOLED 的薄膜器件,一半是太阳能电池一半是 LED,可缝在军服上为士兵供电照明,减轻其携带约 20 磅电池的负担。
PTB与汉诺ver大学团队在熔融石英衬底上制备了集成无空洞玻璃通孔(TGV)的多层表面电极离子阱(SEIT)。通孔采用选择性激光诱导刻蚀(SLE)成孔,直径75 μm、深宽比约5,再以专利申请中的几何辅助自底向上恒电流电镀金实现无空洞填充,无需电解液添加剂或脉冲方案;3英寸晶圆上19360个通孔成孔良率100%。
清华大学团队提出一种基于可调电感的低温复用控制芯片(MCC)方案,可在 20 mK 温度级与超导量子比特同封装集成,用一根微波电缆控制多个超导量子比特。该非互易器件产生 4–8 GHz 微波信号构建 XY 控制电路,频域与仿真分析了滤波器、隔离器、功分器、量子比特及负载阻抗的影响,并检验了响应时间、高斯脉冲、单边带及幅度与频率补偿,可大幅减少微波控制线数量,助力大规模超导量子处理器发展。
Ferrara 大学与 INFN 团队提出基于 spin-mapmaking 的 map 空间波束卷积方法,利用预计算 h-map 与波束、天空谐波系数直接输出卷积图,对圆形、椭圆形及 Planck HFI 扫描波束的验证与像素中心 4π TOD 级卷积在数值精度上一致。
维也纳大学团队提出多示踪柱密度合成(MT-CDS)技术,利用 ALMA 结合 HNC (1-0) 与 N2H+ (1-0) 两种密度选择性示踪分子,在约 2000 au 分辨率下重建总气体柱密度 Ntot(H2),覆盖约 10^21.5–10^23.5 cm^-2 超过两个数量级的动态范围。
清华大学与澳大利亚国立大学团队在开源 GPU 加速的 quokka 代码中实现了用于多流体带电尘埃与理想 MHD 气体的两阶段一般隐式 Runge-Kutta(GIRK)源项积分器,将阻力与洛伦兹力在同一次隐式更新中推进,避免分步推进导致的终端漂移误差。
中国科学院云南天文台等机构发布 GroArnold 计算框架,用于构建轴对称与三轴星系及暗物质晕的解析作用量分布函数 f(𝐉)。该框架整合 N-body 初始条件生成、N-body 模拟、角-作用量变量估计与分布函数拟合,并将 TACT 代码的三轴 Stäckel Fudge 方法扩展至可直接从 N-body 引力势估计作用量。