研究人员开发出一种利用磁子传输量子信息的新方法

研究人员开发出一种利用磁子传输量子信息的新方法 HZDR 的研究人员成功地在磁盘中产生了类似于波的激发即所谓的磁子来专门操纵碳化硅中原子大小的量子比特。这为量子网络中的信息传输开辟了新的可能性。图片来源：HZDR / Mauricio Bejarano为了满足这一需求，德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）的一个研究小组现在推出了一种传输量子信息的新方法：该小组通过利用磁子（磁性材料中的波状激起）的磁场来操纵量子比特（即所谓的量子比特），磁子发生在微观磁盘中。研究人员在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表了他们的研究成果。建造可编程的通用量子计算机是当代最具挑战性的工程和科学研究之一。这种计算机的实现为物流、金融和制药等不同行业领域带来了巨大潜力。然而，由于量子计算机技术在存储和处理信息时存在固有的脆弱性，因此阻碍了实用量子计算机的建造。量子信息被编码在量子比特中，而量子比特极易受到环境噪声的影响。微小的热波动（几分之一度）就可能完全破坏计算。这促使研究人员将量子计算机的功能分布在不同的独立构件中，以努力降低出错率，并利用这些构件的互补优势。"然而，这就带来了一个问题，即如何在模块之间传输量子信息，使信息不会丢失，"HZDR 研究员、该刊物第一作者毛里西奥-贝哈拉诺（Mauricio Bejarano）说。"我们的研究正是在这个特定的利基上，在不同的量子模块之间传输通信。"目前，传输量子信息和寻址量子比特的既定方法是通过微波天线。这是Google和 IBM 在其超导芯片中使用的方法，也是在这场量子竞赛中处于领先地位的技术平台。"而我们则是通过磁子来寻址量子比特。磁子可被视为穿过磁性材料的磁激发波。这样做的好处是，磁子的波长在微米范围内，比传统微波技术的厘米波短得多。因此，磁子的微波足迹在芯片中花费的空间更少。HZDR 小组研究了磁子与碳化硅晶体结构中硅原子空位形成的量子比特的相互作用，碳化硅是一种常用于大功率电子器件的材料。这类量子比特通常被称为自旋量子比特，因为量子信息是由空位的自旋状态编码的。但是，如何利用磁子来控制这类量子比特呢？"通常情况下，磁子是通过微波天线产生的。"贝哈拉诺解释说："这就带来了一个问题，即很难将来自天线的微波驱动与来自磁子的微波驱动分离开来。"为了将微波从磁子中分离出来，HZDR 团队利用了一种在镍铁合金微观磁盘中可以观察到的奇特磁现象。"由于非线性过程，磁盘内的一些磁子具有比天线驱动频率低得多的频率。我们只用这些频率较低的磁子来操纵量子比特"。研究小组强调，他们还没有进行任何量子计算。不过，他们表明，完全用磁子处理量子比特从根本上是可行的。"迄今为止，量子工程界还没有意识到磁子可以用来控制量子比特，"Schultheiß强调说。"但我们的实验证明，这些磁波确实可以派上用场"。为了进一步发展他们的方法，研究小组已经在为未来的计划做准备：他们想尝试控制几个间距很近的单个量子比特，让磁子介导它们的纠缠过程这是进行量子计算的先决条件。他们的设想是，从长远来看，磁子可以被直接电流激发，其精确度可以达到在量子比特阵列中专门针对单个量子比特。这样就可以将磁子用作可编程量子总线，以极其有效的方式寻址量子比特。虽然未来还有大量工作要做，但该研究小组的研究强调，将磁子系统与量子技术相结合，可以为未来开发实用量子计算机提供有益的启示。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法

新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法 一项突破性研究揭示了噬菌体蛋白的新调控机制，为了解细菌防御机制和开发基于噬菌体的疗法开辟了新途径。新发现推动了抗击危险细菌的重大进展。由奥塔哥大学的彼得-菲纳兰教授领导的一个国际科学家小组研究了噬菌体（一种感染细菌的病毒）所使用的一种特殊蛋白质。对细菌和噬菌体之间这种微观军备竞赛的研究非常重要，因为它可以开发出抗生素的替代品。这项研究发表在著名的国际期刊《自然》（Nature）上，分析了噬菌体在部署抗CRISPR时使用的一种蛋白质，这是它们阻断细菌CRISPR-Cas免疫系统的方法。领衔作者、奥塔哥微生物学和免疫学系的尼尔斯-伯克霍尔茨（Nils Birkholz）博士说，了解噬菌体如何与细菌相互作用，是在人类健康或农业领域利用噬菌体对付细菌病原体的道路上迈出的重要一步。"具体来说，我们需要了解细菌用来保护自己免受噬菌体感染的防御机制，如CRISPR，这与我们利用人体免疫系统抵御病毒的方式并无二致，以及噬菌体如何抵御这些防御机制。例如，如果我们知道噬菌体是如何杀死特定细菌的，这就有助于确定适当的噬菌体作为抗菌剂使用。更具体地说，我们必须了解噬菌体在感染后是如何控制它们的反防御武器库（包括抗CRISPR）的我们必须了解噬菌体是如何调控在与细菌的战斗中有用的基因的表达的。"这项研究揭示了噬菌体在部署抗CRISPRs时需要多么谨慎。一种特定的噬菌体蛋白质有一个在许多参与基因调控的蛋白质中非常常见的部分或结构域；众所周知，这个螺旋-翻转-螺旋（HTH）结构域能够特异性地结合DNA序列，并根据具体情况打开或关闭基因。这种蛋白质的 HTH 结构域用途更为广泛，并表现出一种以前未知的调控模式。它不仅能利用这个结构域结合 DNA，还能结合其RNA转录物，RNA转录物是 DNA 序列和其中编码的抗CRISPR 之间的中介分子。由于这种蛋白质参与调节抗CRISPR的产生，这意味着这种调节具有更多层次它不仅通过DNA结合机制发生，还通过我们发现的结合信使RNA的新机制发生。这一发现可能会对基因调控的理解产生重大影响。"在了解噬菌体如何躲避 CRISPR-Cas 的防御并在一系列应用中杀死目标细菌方面，揭示这种意想不到的复杂调控机制是一项重要进展。这一发现尤其令科学界振奋，因为它展示了一个经过深入研究的蛋白质家族的新型调控机制。HTH 结构域自 20 世纪 80 年代初被发现以来就一直受到深入研究，因此我们最初认为我们的蛋白质会像其他具有 HTH 结构域的蛋白质一样发挥作用，但当我们发现这种新的作用模式时，我们感到非常惊讶。这一发现有可能改变该领域对这一重要而广泛的蛋白质结构域的功能和机制的看法，并可能对我们理解基因调控产生重大影响。"编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新研究介绍了一种通过尿液检测衰老细胞的新方法

新研究介绍了一种通过尿液检测衰老细胞的新方法 瓦伦西亚理工大学（Universitat Politècnica de València）、瓦伦西亚大学（Universitat de València）、CIBER 生物工程、生物材料和纳米医学部（CIBER-BBN）、神经退行性疾病部（CIBER-NED）以及普林西比-费利佩研究中心（CIPF）的研究人员通力合作，开发出了一种用于检测尿液中衰老细胞的创新探针。这一突破可以加深我们对衰老过程的了解，有助于监测和开发新的策略来应对与衰老相关的退化性疾病。该研究成果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。研究人员解释说，衰老的标志之一是大多数器官中衰老细胞的出现频率增加，从而导致组织功能障碍。这些细胞的存在还与许多与衰老相关的疾病有关。"细胞衰老的主要目的是防止可能导致癌症的受损细胞增殖。然而，当损伤持续存在或在衰老过程中，衰老细胞会异常积累，影响组织功能并加速衰老。这就是为什么必须创建新的系统来轻松有效地检测这些细胞，"UPV 分子识别研究和技术开发大学间研究所（IDM）副所长兼 CIBER-BBN 科学主任 Ramón Martínez Máñez 说。研究人员。图片来源：UPV将探针注射到小鼠体内后，探针会与衰老细胞中特别丰富的一种酶发生作用，产生一种荧光化合物，并迅速随尿液排出体外。"根据尿液中信号的强度，我们可以知道机体内衰老细胞的负担，"紫外线研究中心副主任 Isabel Fariñas 和 CIPF 的研究员 Mar Orzáez 指出。在研究中，他们还监测了使用消除衰老细胞并能使组织恢复活力的药物进行衰老治疗的情况。他们观察到，尿液中信号的强度与动物衰老程度的降低以及与年龄有关的焦虑的减少有关。"给药后，会释放出一种荧光团，最终由肾脏排出体外，可以通过尿液进行测量。荧光团的强度表明细胞衰老负荷的水平，我们已经看到，这与衰老过程中与年龄相关的焦虑和衰老治疗有关，"紫外线公司的伊莎贝尔-法里纳斯（Isabel Fariñas）和 CIBERNED 的副主任解释说。来自瓦伦西亚理工大学、瓦伦西亚大学、CIBER-BBN、CIBERNED 和 Príncipe Felipe 研究中心的研究小组取得的成果为更好地了解衰老及其对健康的影响开辟了一条途径。"拉蒙-马丁内斯-马涅斯总结说："它可以帮助我们开发出更有效的方法来解决与衰老有关的问题，并开发出简便的泌尿治疗方法来消除或减少细胞衰老，甚至是人类的衰老。 ... PC版： 手机版：

科学家提出搜寻暗物质的新方法

科学家提出搜寻暗物质的新方法 自暗物质被发现以来，科学家们一直未能探测到它，即使几十年来在世界各地部署了多个超灵敏粒子探测器实验也无济于事。现在，美国能源部（DOE）SLAC 国家加速器实验室的物理学家们提出了一种利用量子设备寻找暗物质的新方法。SLAC物理学家丽贝卡-利恩（Rebecca Leane）是这项新研究的作者之一，她认为大多数暗物质实验都在寻找银河系暗物质，这种暗物质会直接从太空发射到地球上，但另一种暗物质可能已经在地球周围徘徊了很多年。利恩说："暗物质进入地球后，会四处弹跳，最终被地球的引力场困住。随着时间的推移，这种热化暗物质的密度会比少数松散的星系粒子更高，这意味着它更有可能撞上探测器。不幸的是，热化暗物质的移动速度要比银河系暗物质慢得多，这意味着它传递的能量要比银河系暗物质少得多传统探测器可能无法看到。"有鉴于此，利恩和 SLAC 博士后研究员阿尼尔班-达斯找到了 SLAC 的科学家诺亚-库林斯基，他是一个新实验室的负责人，主要研究用量子传感器探测暗物质。库林斯基说，科学家通常认为这是因为冷却系统不完善或环境中存在热源。但他说，可能还有其他原因："如果我们实际上有一个完美的冷系统，而我们无法有效冷却它的原因是它不断受到暗物质的轰击呢？"达斯、库林斯基和利恩想知道，超导量子设备是否可以重新设计为热化暗物质探测器。根据他们的计算，激活量子传感器所需的最小能量足够低，约为千分之一电子伏特，因此它可以探测到低能量的银河系暗物质以及悬浮在地球周围的热化暗物质粒子。当然，这并不意味着暗物质是量子设备失灵的罪魁祸首只是说它是可能的，下一步就是要弄清楚他们能否以及如何将敏感的量子设备变成暗物质探测器。因此，有几件事需要考虑。首先，也许有更好的材料来制造这种装置。利恩说："我们一开始考虑的是铝，这只是因为铝可能是迄今为止用于探测器的特性最好的材料。但事实可能证明，对于我们正在研究的质量范围和我们想要使用的探测器类型，也许有更好的材料。"利恩说，还有一种可能性是，热化暗物质与量子设备的相互作用不会像银河系暗物质被怀疑与直接探测设备的相互作用那样。在这项研究中只是考虑了暗物质进入并直接弹开探测器的简单情况，但它还可以做很多其他事情。例如，其他粒子可能与暗物质相互作用，改变探测器中粒子的分布方式。"这就是在 SLAC 工作的好处之一。我们确实有相当多样化的小组在从事许多不同的科学研究，我觉得这个项目是 SLAC 研究的一个非常好的协同效应。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新方法可以放大 DDoS 攻击 40 亿倍

新方法可以放大 DDoS 攻击 40 亿倍 研究人员警告，网络犯罪分子正在利用一种将 DDoS 攻击流量 放大 40 亿倍。 DDoS 放大攻击非常受网络罪犯的欢迎，它可以大幅减少发动攻击所需的计算资源。最早的放大攻击是利用错误配置的 DNS 服务器，能将攻击流量放大 54 倍，较新的放大攻击方法包括利用 Network Time Protocol 服务器(放大约 556 倍)、Plex 媒体服务器( 5 倍)、Microsoft RDP (86 倍)、Connectionless Lightweight Directory Access Protocol ( 50 倍)等。此前最大的 DDoS 放大攻击是 memcached，能将流量放大最高 5.1 万倍。 最新的攻击利用的是错误配置的 Mitel，它能放大 40 亿倍的原因之一是大幅延长攻击时间。一个欺骗性的数据包可以诱发持续时间长达 14 小时的 DDoS 攻击，数据包放大率达到了创纪录的 4,294,967,296:1。 solidot