《自然-物理学》

双频驱动产生临界预热离散时间晶体

美国加州大学伯克利分校Ashok Ajoy和保加利亚索菲亚大学Marin Bukov团队合作发现，双频驱动产生临界预热离散时间晶体。相关论文1月12日发表于《自然-物理学》。

离散时间晶体是物质的非平衡多体相，其特征是在周期驱动下自发破缺的离散时间平移对称性。在足够高的驱动频率下，系统进入Floquet预热化状态，其中周期性驱动量子多体态的寿命大大超过系统的固有衰减时间。

合作团队报道了室温下金刚石13C核三维晶格中长寿命的预热离散时间晶序。研究者演示了一种双频驱动协议，涉及慢速和快速驱动的交叉应用，同时预热自旋，沿X轴产生准守恒磁化。这让以高分辨率持续观察它们的动态演变成为可能。

研究人员获得了时间晶体响应的视频，其清晰度和吞吐量比以前的实验大几个数量级。对驱动频率的参数控制使它们达到高达396 Floquet周期的时间晶体寿命，这是该团队在单次实验中测量的。这种快速测量能够详细描述整个相图，突出了预热化在稳定时间晶体响应中的作用。双频驱动方法有望拓展层展准守恒定律稳定的物质非平衡相研究。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-022-01891-7

量子计算平台最优纠缠集体测量的逼近

澳大利亚国立大学的Lorcan O. Conlon、Ping Koy Lam、Syed M. Assad小组近日取得一项新成果。他们发现量子计算平台上最优纠缠集体测量的逼近。相关论文1月12日发表于《自然-物理学》。

量子纠缠是量子力学的一个基本特征，在增强计量和通信方面有很大前景。到目前为止，量子计量学的大部分焦点都集中在产生高度纠缠的量子态上，这种量子态提供了比经典方法更好的灵敏度。然而，为达到多参数量子计量和量子信息处理任务的极限，需要在量子态的多个副本之间产生纠缠的集体测量。

研究人员证明了理论上最优的单拷贝和双拷贝集体测量，同时估计两个非交换量子比特旋转。这让他们实现了量子增强传感，在高水平的退相干中，其计量增益持续存在，并提出了不确定性原理解释的基本见解。该研究组在超导、俘获离子和光子系统上实现了最佳测量，为未来量子增强传感网络的外观提供了指示。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-022-01875-7

《自然-遗传学》

血浆代谢组基因组图谱与人类疾病相关代谢产物

加拿大犹太总医院J. Brent Richards团队通过研究血浆代谢组的基因组图谱，分析了与人类疾病相关的代谢产物。相关研究1月12日发表于《自然-遗传学》。

代谢过程可以影响疾病风险并提供治疗靶标。通过对1091种血液代谢物和309种代谢物比率进行全基因组关联研究，研究人员确定了248个位点与690种代谢产物的关联以及69个位点与143种代谢产物比例的关联。通过整合代谢产物基因和基因表达信息，他们确定了109种代谢产物和48种代谢产物比率的94个效应基因。使用孟德尔随机化（MR）分析，研究人员确定了22种代谢物和20种代谢物比率对12种性状和疾病具有估计的因果影响，包括用于估计骨矿物质密度的乳清酸、用于身体质量指数的α-羟基异戊酸，以及用于炎症性肠病和哮喘的麦角硫因。研究人员进一步测量了单独队列中的乳清酸水平，证明与MR一致，乳清酸水平与髋关节骨折的发生呈正相关。

这项研究为描述代谢产物的遗传结构提供了宝贵资源，并通过深入了解了代谢产物在常见疾病中的作用，为治疗靶点提供了机会。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-022-01270-1

单细胞大规模平行报告试验检测细胞类型特异性基因调控

美国华盛顿大学医学院Barak A. Cohen团队开发了通过单细胞大规模平行报告试验，检测细胞类型特异性基因调控的方法。相关研究1月12日在线发表于《自然-遗传学》。

大规模平行报告基因分析是调控基因组学中的关键工具，但如果不在不同细胞类型之间连续进行分析，则无法用于识别细胞类型特异性的调控元件。

为了解决这个问题，研究人员开发了一种单细胞大规模平行报告分析（scMPRA）方案，以同时测量跨多种细胞类型的顺式调控序列（CRS）库的活性。他们分析了HEK293和K562细胞混合物中的核心启动子库，研究表明，scMPRA是一种可重复的、高度平行的单细胞报告基因分析方法，可检测细胞类型特异性顺式调节活性。随后，他们测量了活小鼠视网膜中多种细胞类型的启动子变体库，表明细微的基因变异可以对细胞类型特异性顺式调节活性产生影响。

研究人员认为，scMPRA广泛适用于研究CRS在不同细胞类型中的作用。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-022-01278-7