矿化胶原胶合板助力自体骨移植

自体骨（AB）是骨移植手术的金标准，尽管其可用性有限且需要增加手术部位。传统上，用于骨修复的竞争性生物材料主要聚焦模仿骨的矿物质方面，生物活性陶瓷的广泛临床应用就证明了这一点。然而，AB可能会严重影响骨再生的分层有机结构。

研究人员在小鼠和绵羊骨缺损模型中使用了一系列无细胞仿生胶原基材料，证明了分层混合微观结构有利于骨再生，特别是胶原的扭曲胶合板模式及其与结晶不良的生物磷灰石的结合。该研究表明，结构上最仿生的材料具有刺激骨生长的潜力，突出了物理化学特性在支持骨形成中的关键作用，并为具有竞争力的骨移植材料提供了广阔前景。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08208-z

将量子处理器与实时经典通信相结合

量子计算机根据量子力学定律来处理信息。目前的量子硬件存在噪声，只能在短时间内存储信息，且仅限于几个量子比特（即量子位），通常以平面连接排列。然而，量子计算的许多应用需要比单个量子处理单元（QPU）更多量子位的硬件提供平面晶格连通性。学界希望通过使用经典通信连接QPU来打破这些限制，但尚未得到实验证明。

研究人员通过实验实现了误差减少的动态电路和电路切割，使用多达142个量子位、跨越两个各有127个量子位且通过经典链路实时连接的QPU，来创建需要周期性连接的量子态。在动态电路中，量子门可在运行时间内，通过中间电路测量的结果进行经典控制。

实时经典链路使其能够根据另一个QPU的测量结果在其中一个QPU上应用量子门。此外，误差减少的控制流增强了量子比特的连通性和硬件的指令集，从而提升了量子计算机的通用性。该工作表明，人们可将多个量子处理器作为一个整体，通过实时经典链路实现误差减少的动态电路。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08178-2

二维希尔伯特空间碎片和分形激发观测

脱离平衡状态的孤立量子系统的弛豫行为是多体物理学中最有趣的问题之一。非平衡态的量子系统通常通过扰乱局部信息和建立纠缠熵而弛豫到热平衡态。然而，哈密顿量中的动力学约束可能导致这一基本范式崩溃。

利用量子气体显微镜，研究人员设计了各种各样的初始状态，并发现希尔伯特空间碎片的丰富表现形式，包括体态、界面和缺陷，即二维、一维和零维物体。具体而言，具有相同粒子数和能量的均匀初始态在弛豫动力学上有显著差异。

在整体、非热化的棋盘式状态上插入受控缺陷，研究人员观察到高度各向异性的亚维动力学，这是其分形性质的直接标志。局域态和热化态之间的界面依次表现出依据其取向的动力学。该研究结果标志着超越一维的希尔伯特空间碎片的观测，以及伴随的分形直接观察，为深入研究约束系统中的微观输运现象奠定基础。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08188-0

异戊二烯硝酸盐驱动亚马孙上对流层形成新粒子

热带上对流层的新粒子形成（NPF）是全球大气气溶胶的重要来源。NPF发生在亚马孙盆地，但成核机制和化学前体尚未确定。

研究表明，有机硝酸盐源于在雷电产生的氮氧化物存在下，森林排放物中异戊二烯由OH引发的氧化。在日出后约两小时，夜间深对流的外流中开始成核爆发，达到每立方厘米超过5万个颗粒的高气溶胶浓度。

研究人员报道了前驱气体和粒子特征的日周期的测量结果。观测结果表明，生物成因的异戊二烯、伴随闪电的热带深对流、氧化光化学和低环境温度之间的相互作用独特地促进了NPF。这些粒子随着时间的推移而增长，经过远距离传输，并沉降到下对流层，在那里可作为云凝结核，影响地球的水文循环、辐射收支和气候。

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https://doi.org/10.1038/s41586-024-08192-4

（未玖编译）