《自然-物理学》

用光对超导量子比特进行相干控制

美国哈佛大学的Marko Loncar团队实现了利用光对超导量子比特进行相干控制。4月2日，相关研究论文发表于《自然-物理学》。

量子通信技术需要一个与能够分布纠缠态的低损耗和低噪声通信信道连接的量子处理器网络。在低温环境工作的超导微波量子比特因有作为量子处理器节点的潜力而备受关注，但系统扩展面临传统微波组件体积庞大且热负荷高、易超出稀释制冷机冷却能力等挑战。

该研究演示了超导量子比特的相干光学控制。研究人员通过开发一种微波-光学量子换能器实现这一目标，该换能器在低附加微波噪声下以高达1.18%的转换效率运行，同时还演示了超导量子比特中的光学驱动拉比振荡。

通过光学和微波频率之间的相干链路传递信息，对于利用光学在超导微波量子位方面的优势至关重要。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02812-0

《自然-神经科学》

促进血清素释放的非线性反复抑制

加拿大渥太华大学的Jean-Claude Bé?觙que团队开发出通过促进血清素释放的非线性反复抑制。4月2日，相关研究论文发表于《自然-神经科学》。

研究人员利用侧链输入研究小鼠中叶背核（DRN）的加工特征，揭示了5-HT1A受体介导的5-羟色胺（5-HT）神经元之间的循环连接，反驳了经典的自抑制理论。细胞电生理学和基因编码的5-HT传感器成像显示，这些反复出现的抑制连接跨越中缝，具有缓慢、随机、强促进和调控尖峰输出的特征。这些特征共同向该网络传递了高度非线性动力学，产生了激励驱动的抑制和“赢者通吃”的计算。

在体内实验中，以外侧缰核到DRN的输入为目标，在预测这些计算会启动的频率下进行光遗传学激活，结果会暂时破坏听觉条件反射任务中奖励条件反应的表达。这些数据确定了核心计算支持下，一个意想不到的缓慢血清素复发抑制网络。

研究人员表示， DRN中的5-HT神经元接受一系列远程输入，但该核中局部电路组织和潜在计算的指导原则在很大程度上是未知的。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-025-01912-7

《自然-地球科学》

南大洋变暖导致东亚和美国西部降水量增加

德国马克斯·普朗克气象研究所的Sarah M. Kang团队揭示，随着未来南大洋变暖，东亚和美国西部的降水量预计会增加。4月2日，相关论文发表于《自然-地球科学》。

东亚和美国西部的降水量预计将因全球变暖而增加，但其幅度仍存在很大的不确定性。研究团队使用一组气候模型实验证明，这些变化部分是由南大洋的全球遥相关驱动引起，南大洋迅速吸收了人为热量，但释放这些热量却有数十年到一个世纪的延迟。研究人员发现，南大洋的延迟升温促进了热带海洋的广泛升温，并呈现出类似厄尔尼诺现象的模式，从而增强了东亚夏季和美国西部冬季的降水。来自热带海洋的大气遥相关将南大洋升温与北半球区域降水增加联系起来。

研究表明，即使气候减缓措施降低了二氧化碳水平，南大洋的延迟升温仍将在未来数十年至数百年内维持东亚和美国西部更湿润的气候。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41561-025-01669-5

《光：科学与应用》

光子时间晶体中的二次谐波产生和非线性频率转换

以色列理工学院的Mordechai Segev团队研究了光子时间晶体中的二次谐波产生和非线性频率转换。4月2日，相关研究论文发表于《光：科学与应用》。

团队研究了折射率随时间突变和周期性变化的光子时间晶体中二次谐波产生的非线性过程，并得到了该过程的相位匹配条件。

结果发现，即使在没有相位匹配的情况下，二次谐波的产生也会大大增强，这取决于光子时间晶体动量隙中模式的指数增长。此外，在这些条件下，高阶谐波的级联以指数速度增长。该过程是稳健的，可从调制中获取能量，而不需要相位匹配及谐振或阈值的存在。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-025-01788-z