《物理评论A》

科学家通过总角动量测量证明自旋系综中真正的多体纠缠

近日，越南荣市大学的Khoi-Nguyen Huynh-Vu与新加坡国立大学的Valerio Scarani等人，通过总角动量测量证明自旋系综中真正的多体纠缠。相关研究成果4月1日在《物理评论A》发表。

该研究团队引入了自旋系综的纠缠见证，它仅使用总角动量的测量来检测真正的多体纠缠。大多数其他基于角动量的自旋系综目击者所遗漏的态，包括Greenberger-Horne-Zeilinger态和Dicke态的某些叠加态，可以被目击者有效地检测到。该方案包括估计在平面上沿等间距方向的总角动量为正的概率。或者，在假定总自旋经历均匀进动的情况下，研究人员可以在不同的时间沿着一个方向进行测量。

当观察到的分数超越了可分离界限时，研究人员就能确切检测到真正的多体纠缠。经过深入研究，他们得到了自旋系综的可分离界限的精确解析表达式，且总自旋为半整数。对于其他情况，他们也进行了数值计算并报道了相应结果。最后，他们推测了总自旋未知时的可分离界限的表达式，数值结果很好地支持了这一表达式。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.109.042402

《国家科学院院刊》

热带大西洋物种入侵地中海

近日，意大利海洋动物保护和公众参与部教授Danise Silvia团队揭示了热带大西洋物种开始入侵地中海。4月1日，美国《国家科学院院刊》发表了这一成果。

据研究人员介绍，地中海是海洋生物多样性的热点地区，已经受到气候驱动的生物多样性崩溃的影响。如果全球变暖引发热带大西洋物种的入侵，其高度特有的动物将面临进一步的风险。

该团队将现代物种的出现与末次间冰期（135-116ka）的独特古记录结合起来，以模拟热带西非软体动物的一个示例子集的未来分布，这些软体动物目前因受非洲西北部的冷上升流影响而与地中海分离。

研究人员指出，到2050年，在中等气候情景（RCP 4.5）下，非洲西北部的气候连通性可能会使得热带物种在环境基本适宜的地中海定居。最糟糕的情况是到2100年，RCP8.5将导致地中海完全热带化。热带大西洋的物种入侵将加剧正在通过苏伊士运河进行的印度-太平洋物种入侵，不可逆转地将整个地中海转变为人类历史上前所未有的新型生态系统。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2320687121

利用振荡模态的数据驱动预测改进南亚季风降水的亚季节预报

近日，美国加州理工学院Bach Eviatarl和波特兰州立大学Mote Safa研究小组提出了利用振荡模态的数据驱动预测改进南亚季风降水的亚季节预报。4月1日，美国《国家科学院院刊》发表了这一成果。

据悉，预测南亚季风一个季节内的降雨时空格局至关重要，因为它对农业、水资源供应和洪水有影响。季风季内振荡（MISO）是一种向北传播的模式，它决定了季风的活跃期和中断期以及降雨的大部分区域分布。然而，动力大气预报模型对这一模态的预测很差。数据驱动的MISO预测方法显示出更多的技巧，但只能预测MISO对应的部分降雨，而不是全部的降雨信号。

该研究小组人员将高分辨率大气模型最先进的集合降水预报与MISO的数据驱动预报相结合。详细大气模式的集合成员被投射到与MISO动力学相对应的低维子空间上，然后根据它们与该子空间中数据驱动的MISO预报的距离进行加权。因此，研究人员在提前10到30天的时间内，改进了对印度以及更广泛的季风区的降雨预报，这一间隔通常被认为是可预测性的缺口。在此时间范围内，降雨预报的时间相关性提高了0.28。研究结果证明了利用季节内振荡的可预测性来改进扩大范围预测的潜力。更广泛地说，研究人员指出了地球系统预测的动态预测和数据驱动预测相结合的未来。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2312573121

《细胞》

肠道微生物组和代谢组分析揭示胆固醇代谢细菌

近日，美国麻省理工学院Ramnik J. Xavier研究组发现，肠道微生物组和代谢组分析揭示了胆固醇代谢细菌。4月2日出版的《细胞》发表了这项成果。

据介绍，越来越多的证据表明，心血管疾病（CVD）与肠道微生物群的改变有关。由于缺乏与诊断性生物标志物相匹配的多组学数据，对潜在机制的理解受到了阻碍。

为了全面描述肠道微生物组对心血管疾病的作用，该研究团队从1429名弗雷明汉心脏研究参与者中获得了粪便宏基因组学和代谢组学。研究组确定了与微生物组和代谢组组成相关的血脂和心血管健康测量。综合分析揭示了与心血管疾病相关的微生物途径，包括黄酮类化合物、γ-丁甜菜碱和胆固醇代谢。来自颤螺菌属的物种与降低粪便和血浆的胆固醇水平有关。

通过功能预测和体外鉴定多种具有代表性的人类肠道振荡杆菌分离株，研究组发现了保守的胆固醇代谢能力，包括糖基化和脱氢。这些发现表明胆固醇代谢是系统发育多样化的颤螺菌属的一个广泛特性，对脂质稳态和心血管健康有潜在的益处。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.014