尘埃团遮蔽导致参宿四大变暗

红超巨星是恒星最常见的最终演化阶段，其初始质量是太阳的8~35倍。在这个大约持续10万年的阶段中，红超巨星会经历巨大的质量损失。质量损失可能会影响红超巨星的演化路径、坍缩和未来的超新星光曲线，以及它最终成为中子星或黑洞的命运。然而，这种质量损失的机制尚不清楚。

2019年11月至2020年3月，距离地球第二近的红超巨星参宿四（距地球约724光年）的可见亮度经历了有史以来的大变暗。它的视星等通常在0.1到1.0之间，2020年2月7日至13日降到1.614±0.008，这一事件被称为参宿四大变暗。

研究组报告了高角度分辨率的观测结果，显示参宿四南半球在其大变暗期间的可见光谱比平常暗10倍。观测和模型支持这样一种情况：由于光球层上出现的冷斑局部温度下降，近期在恒星附近形成了一个尘埃团。

参宿四的直接成像亮度变化是在数周时间尺度上演化的。研究组的发现表明，红超巨星质量损失的一部分很不均匀，并与一个反差极大且变化迅速的光球层有关。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03546-8

超导量子比特相关电荷噪声和弛豫误差

构建量子计算机的核心挑战是纠错。与只易受一种误差影响的经典比特不同，量子比特易受两种误差的影响，对应于在X和Z方向上量子比特状态的翻转。

尽管海森堡测不准原理排除了对单个量子比特同时监测X和Z翻转的可能性，但只要错误率较低，就有可能在纠缠量子比特的大型阵列中对量子信息进行编码，从而准确监测系统中的所有错误。另一个关键要求是错误不能相互关联。

研究组描述了一个超导多量子比特电路，并发现芯片中的电荷噪声在超过600微米的长度尺度时高度相关；此外，离散电荷跃迁伴随着毫米级芯片中量子比特能量弛豫时间的强烈瞬态减少。

由此产生的相关误差是因为充电事件和声子介导的准粒子产生，二者与量子比特衬底中γ—射线和宇宙射线介子的吸收有关。稳健的量子误差校正需要制定缓解策略，以保护多量子比特阵列免受粒子碰撞引起的相关误差的影响。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03557-5

手性磁铁费米面上对称性保证的拓扑节面

尽管最近人们努力利用具有非平凡拓扑性质的材料来推进自旋电子学器件和量子信息技术的发展，但仍有3个关键难题尚未解决。

首先，确定通常而非偶然位于费米能级的拓扑带简并；其次，能够较易控制这种拓扑简并；最后，确定大型多片费米面（FS）的拓扑简并。

通过将德哈斯—范阿尔芬光谱学与密度泛函理论和能带拓扑计算相结合，研究组证明手性铁磁性硅化锰（MnSi）中的非点式对称产生了节面（NPs），这使得在NPs与FS交界处的拓扑保护层（TPs）具有较大的贝里曲率，且与FS的复杂性无关。

研究组预测，这些TPs将具有相当大的费米弧，这取决于磁化的方向。通过推导拓扑NPs的对称性条件，研究组发现1651个磁空间群由7个灰色群和26个具有拓扑NPs的黑白群组成，其中包括铁磁性MnSi的空间群。因此，在MnSi的FS上识别出可由磁场控制的对称性保证的TPs，这表明在大量材料中存在类似性质，可用于技术开发。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03543-x

非常年性河流和溪流的全球普遍率

流动水在支持全球生物多样性、生物地球化学循环和人类社会方面具有独一无二的作用。尽管长期水道的重要性已得到公认，但周期性停止流动的非常年性河流和溪流的普遍性、价值和命运往往被忽视，或者趋于忽视。这种疏忽导致数百万人的主要水源和生计退化。

研究组预测，世界上51%~60%的河流（按长度计算）每年至少有1天停流，这表明非常年性河流和溪流是地球规律，而非例外。利用地球河流网络的水文、气候、地质和周围土地覆盖的全球信息，研究组证实，非常年性河流出现在每个大洲的所有气候和生物群落中。

研究组的发现挑战了支撑跨学科的基本河流概念假设。为了理解和充分管理世界上的流动水域及其生物多样性和功能完整性，需要向一种包括间歇性流动的新河流概念模型转变。

通过绘制非常年性河流和溪流的分布图，研究组在解决淡水科学这一重大挑战上迈出了第一步。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03565-5

(未玖编译）