模仿胰岛素的分子为新型糖尿病药物打开了新的大门

模仿胰岛素的分子为新型糖尿病药物打开了新的大门虽然胰岛素药片的想法很有前途，但这种类型的糖尿病治疗方法一直被激素的不稳定性以及它无法通过消化道而不被分解所阻碍。科学家们已经在这一领域取得了进展，他们开发了保护其不受消化酶影响的生物相容性包装，开发了不会分解的小药物分子，以及通过微针注射胰岛素的口服胶囊。沃尔特和伊丽莎-霍尔研究所的科学家们在这一领域取得了更大的突破，他们使用低温电子显微镜（EM）来观察复杂分子的细节。这使他们能够以原子级的细节建立胰岛素受体的三维图像，然后观察不同分子与它的互动方式。研究报告的作者NicholasKirk博士说："通过低温电镜，我们现在可以直接比较不同的分子，包括胰岛素，如何改变胰岛素受体的形状。胰岛素的相互作用比任何人预测的都要复杂得多，胰岛素和它的受体在合作过程中都会极大地改变形状。"该团队首先重建了几种已知的与胰岛素受体相互作用并保持其开放和活性的肽。随后的实验导致了一种肽的识别，它以类似于胰岛素的方式完成这一任务。Kirk博士说："胰岛素已经进化到小心翼翼地抓住受体，就像一只手把一双钳子放在一起。我们使用的肽成对工作，以激活胰岛素受体--就像两只手抓住外面的那对钳子。"科学家们对将他们的发现转化为治疗糖尿病的口服药所涉及的工作量不抱幻想。但他们说，这些发现解决了围绕无关分子是否能模仿胰岛素作用的一个长期谜团，因此"照亮了控制胰岛素受体信号传导的未开发路径以及开发胰岛素模仿剂的机会。""科学家们已经成功地用可以作为药片服用的药物取代了这些种类的模拟分子，但这仍然是一条漫长的道路，需要进一步的研究，但是知道我们的发现为1型糖尿病的口服治疗打开了大门，令人激动。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335335.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335335.htm

周期性驱动QD-Cavity混合系统的新理论打破量子边界

周期性驱动QD-Cavity混合系统的新理论打破量子边界研究人员为强耦合多量子比特系统开发了一种新的响应理论。这一突破解决了人们在理解周期性驱动的QD-Cavity混合系统时所面临的挑战。与微波光子强耦合的半导体量子点（QD）是研究光-物质相互作用的关键。在之前的研究中，研究小组利用高阻抗超导谐振腔实现了量子点-腔混合系统的强耦合。基于这种强耦合，研究小组进一步研究了周期性驱动的强耦合混合系统的电路量子电动力学（cQED）。DQD腔复合器件的光学显微照片。图片来源：GuSisi等人拍摄。在这项研究中，研究人员首先制备了一个集成了两个双量子点（DQD）的高阻抗谐振腔复合器件。通过探测双量子点-腔体混合系统在周期性驱动下的微波响应信号，他们发现现有的色散腔体读出理论由于耦合强度的增强而失效。因此，与现有理论相比，研究人员开发了一种新的响应理论，将空腔视为驱动系统的一部分。利用这一理论，他们成功地模拟和解释了实验中的信号，并进一步研究了周期性驱动下双DQD-空腔混合系统的情况。这项研究为理解周期性驱动的QD-空腔混合系统开辟了一条道路。此外，所建立的理论方法不仅适用于不同耦合强度的混合系统，还可以扩展到多量子比特系统。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387295.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387295.htm

创造新的物质状态 - 研究人员发明了两种新型超导技术

创造新的物质状态-研究人员发明了两种新型超导技术研究人员通过一次排列一个原子的方法，成功地制造出了新型超导体，这有可能促进创新材料的开发和量子计算的进步。这项研究为克服天然材料的局限性提供了一种可行的方法，为未来电子和计算技术中的新型物质状态铺平了道路。未来的计算机是什么样的？它将如何工作？寻找这些问题的答案是基础物理研究的主要动力。从经典电子学的进一步发展到神经形态计算和量子计算机，有几种可能的方案。所有这些方法的共同点是，它们都基于新颖的物理效应，其中有些效应迄今为止只能在理论上预测。研究人员不遗余力地使用最先进的设备来寻找新的量子材料，以便创造出这种效应。但是，如果没有天然存在的合适材料怎么办？在最近发表于《自然-物理》（NaturePhysics）的一项研究中，UZH教授提图斯-诺伊佩特（TitusNeupert）的研究小组与位于德国哈勒（Halle）的马克斯-普朗克微结构物理研究所（MaxPlanckInstituteofMicrostructurePhysics）的物理学家密切合作，提出了一种可能的解决方案。研究人员自己一个原子一个原子地制造所需的材料。他们的研究重点是新型超导体，这种超导体特别有趣，因为它们在低温下电阻为零。超导体有时被称为"理想二磁体"，由于其与磁场的非凡相互作用，被许多量子计算机所采用。理论物理学家花了多年时间研究和预测各种超导状态。诺伊佩特教授说："然而，到目前为止，只有少数超导状态在材料中得到了确证。"在他们令人兴奋的合作中，哈佛大学的研究人员从理论上预测了原子应该如何排列才能产生新的超导相，德国的研究小组随后进行了实验，以实现相关的拓扑结构。他们利用扫描隧道显微镜，以原子精度将原子移动并沉积到正确的位置。同样的方法还用于测量系统的磁性和超导特性。通过在超导铌表面沉积铬原子，研究人员创造出了两种新型超导电性。类似的方法以前也曾用于操纵金属原子和分子，但直到现在，这种方法还不可能制造出二维超导体。这些结果不仅证实了物理学家们的理论预测，还让他们有理由推测用这种方法还能制造出哪些新的物质状态，以及它们如何被用于未来的量子计算机。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385313.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385313.htm

纳米级光学技术的突破开启量子世界的更多可能性

纳米级光学技术的突破开启量子世界的更多可能性传统上，超越常规衍射极限的光定位主要依靠两种方法：介质约束和等离子体约束。然而，精密制造和光学损耗等挑战阻碍了将光场限制在10纳米以下甚至1纳米的水平。现在，7月7日《先进光子学》（AdvancedPhotonics）杂志详细介绍了一种新型波导方案，它将利用亚纳米级光场的潜力。以纳米狭缝模式产生亚纳米封闭光场的波导方案。(a)CNP波导方案示意图。(b)纳米狭缝模式横截面场强分布的三维图。资料来源：Yang、Zhou等人，doi10.1117/1.AP.5.4.046003请看这样一个场景：来自标准光纤的光进行了一次转换之旅。它穿过光纤锥，到达耦合纳米线对（CNP）中的最终目的地。在这里，光线转变为一种独特的纳米狭缝模式，形成一个微小到几分之一纳米（约0.3纳米）的封闭光场。令人惊叹的是，这种创新方法的效率高达95%，峰值与背景的比率也很高，从而带来了一系列机遇。突破性的波导方案将其范围扩大到了中红外光谱范围，进一步拓展了纳米宇宙的极限。光学约束现在可以达到约0.2纳米（λ/20000）的非凡尺度，这为探索和发现开辟了更多途径。浙江大学纳米光子学研究组的童利民教授指出："与以往的方法不同，波导方案呈现为线性光学系统，带来了一系列优势。它可以实现宽带和超快脉冲操作，并允许多个亚纳米级光场的组合。在单个输出中设计空间、光谱和时间序列的能力带来了无限的可能性"。这些突破的潜在应用确实令人叹为观止。光场如此局部化，以至于可以与单个分子或原子相互作用，为光-物质相互作用、超分辨率纳米镜、原子/分子操纵和超灵敏检测等领域的发展提供了可能。我们即将迎来一个新的发现时代，存在的最微小的领域现在已经触手可及。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371747.htm

研究人员发现利用量子光探测量子声音的开创性方法

研究人员发现利用量子光探测量子声音的开创性方法最近发表在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上的一项研究揭示了分子振动与光粒子（即光子）之间的量子力学相互作用。希望这一发现能帮助科学家更好地理解光与物质在分子尺度上的相互作用。量子效应在从新量子技术到生物系统等各种应用中的重要性的基本问题铺平了道路。UEA物理学院的马格努斯-博格（MagnusBorgh）博士说："化学物理学界对光粒子的能量在分子内传递过程的性质长期存在争议。从根本上说，它们是量子力学还是经典力学？分子是复杂而混乱的系统，不断振动。这些振动如何影响分子中的任何量子力学过程？""对这些过程的研究通常使用依赖偏振的技术--这与太阳镜中用于减少反射的光的特性相同。但这是一种经典现象。量子光学是研究光的量子性质及其与原子尺度物质相互作用的物理学领域，它的技术可以提供一种直接研究分子系统中真正量子效应的方法。"光子相关性在量子行为中的意义通过研究置于激光场中的分子发出的光的相关性，可以揭示量子行为。相关性回答了两个光子发射距离很近的可能性有多大的问题，并可使用标准技术进行测量。UEA理论化学博士生本-汉弗莱斯（BenHumphries）说："我们的研究表明，当分子与周围环境交换声子（量子力学的声音粒子）时，会在光子相关性中产生可识别的信号。"虽然光子在世界各地的实验室中都能被常规地产生和测量，但单个的量子振动，也就是相应的声音粒子--声子，一般无法进行类似的测量。新发现为研究分子中的量子声音世界提供了一个工具箱。首席研究员、UEA化学学院的加思-琼斯（GarthJones）博士说："我们还计算了光子和声子之间的相关性。他补充说："如果我们的论文能够启发人们开发新的实验技术，直接探测单个声子，那将是非常令人兴奋的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392893.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392893.htm

原子"呼吸" - 量子技术的新构件

原子"呼吸"-量子技术的新构件华盛顿大学的研究人员检测到了原子"呼吸"，或原子层之间的机械振动，这可能有助于编码和传输量子信息。他们还创造了一个操纵这些原子振动和光发射的集成设备，推进了量子技术的发展。研究人员还开发了一种装置，可以作为量子技术的一种新型构件，人们普遍预计量子技术未来将在计算、通信和传感器开发等领域有许多应用。研究人员最近在《自然-纳米技术》杂志上发表了他们的发现。"这是一个新的原子级平台，使用科学界所称的'光学机械学'，其中光和机械运动被内在地耦合在一起，"高级作者MoLi说，他是华盛顿大学电气和计算机工程及物理学教授。"它提供了一种新型的参与性量子效应，可以利用它来控制通过集成光学电路运行的单光子，用于许多应用。"AdinaRipin此前，该团队曾研究过一种叫做"激子"的量子级准粒子。信息可以被编码到一个激子中，然后以光子的形式释放出来--一个被认为是光的量子单位的微小能量粒子。每个发射的光子的量子属性--如光子的偏振、波长和/或发射时间--可以作为量子比特的信息，或"量子比特"，用于量子计算和通信。而且，由于这个量子比特是由光子携带的，它以光速传播。"为了可行地拥有一个量子网络，我们需要有可靠地创建、操作、存储和传输量子比特的方法，"主要作者、华盛顿大学物理学博士生AdinaRipin说。"光子是传输这种量子信息的自然选择，因为光纤使我们能够以高速远距离传输光子，而且能量或信息的损失很低。"研究人员正在研究激子，以便创造一个单光子发射器，或"量子发射器"，这是基于光和光学的量子技术的一个关键组成部分。为了做到这一点，研究小组将两层薄薄的钨和硒原子（被称为二硒化钨）放在彼此的上面。LiMo当研究人员测量发射光的光谱时，他们注意到几个等距的峰值。由激子发射的每一个光子都与一个或多个声子耦合在一起。这有点类似于在量子能量阶梯上一次一次地攀登，而在光谱上，这些能量峰值在视觉上被等距的峰所代表。Li说："声子是二硒化钨材料的自然量子振动，它具有垂直拉伸坐在两层中的激子电子-空穴对的效果，"他也是华盛顿大学QuantumX指导委员会的成员，并且是纳米工程系统研究所的一名教师。"这对激子发射的光子的光学特性有明显的影响，这在以前从未报道过。"研究人员很好奇他们是否能将声子用于量子技术。他们施加电压，看到他们可以改变相关声子和发射的光子的相互作用能量。这些变化是可测量并可控制的，其方式与将量子信息编码到单一的光子发射有关，而这一切都在一个集成系统中完成--一个只涉及少量原子的装置。下一步，该团队计划建立一个波导--芯片上的纤维，捕捉单光子发射并将它们引向它们需要去的地方，然后扩大该系统的规模。该团队不希望一次只控制一个量子发射器，而是希望能够控制多个发射器及其相关的声子状态。这将使量子发射器能够相互"交谈"，这是朝着为量子电路建立一个坚实基础迈出的一步。Li说："我们的首要目标是创建一个带有量子发射器的集成系统，该系统可以使用通过光路运行的单光子和新发现的声子来做量子计算和量子传感，这一进展当然将有助于这一努力，它有助于进一步发展量子计算，而量子计算在未来将有许多应用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366241.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366241.htm