逻辑魔态蒸馏实验获成功
研究人员在中性原子量子计算机上实现了逻辑量子比特的魔态蒸馏实验。他们采用动态可重构架构,完成了对多个逻辑量子比特的并行编码与量子操作。
通过基于d=3和d=5色码的编码方案,实验观察到输出魔态的逻辑保真度较输入魔态显著提升。该实验证明了通用容错量子计算的一项关键核心组件,标志着向大规模逻辑量子处理器迈出重要一步。
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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09367-3
首次实现DNA神经网络的监督学习
研究人员首次实现DNA分子在体外自主执行监督学习的功能,该系统能够通过输入分子与预期响应分子的示例完成模式分类学习。研究展示了一个经过训练的DNA神经网络,成功实现对3组不同100位模式的分类任务——该网络将训练数据直接整合为分子浓度记忆,并利用这些记忆处理后续测试数据。
研究表明,分子电路能够学习比简单自适应行为更复杂的任务,为在生物医学和软材料等众多物理系统中开发具有嵌入式学习与决策能力的分子机器开辟了新途径。
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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09479-w
肠道对微生物模式的感知调控摄食行为
研究显示,小鼠结肠微生物普遍存在的鞭毛能刺激PYY标记的结肠神经鞘细胞中的Toll样受体5(TLR5)。这种刺激促使PYY释放至表达NPY2R的迷走神经结状神经元,从而调控摄食行为。
敲除该类细胞TLR5的小鼠相较于对照组摄食量增加,且体重增长更显著。研究发现,鞭毛蛋白并不直接作用于神经,而是通过刺激结肠腔内的神经鞘细胞,经由肠-脑感觉神经环路抑制进食。
此外,鞭毛蛋白的摄食调控作用独立于免疫应答、代谢变化或肠道菌群而存在。这种感知机制使宿主能根据常驻微生物的分子模式调整行为,研究人员将这种介于生物群与大脑之间的感知系统称为神经生物感应。
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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09301-7
通用型非侵入式神经运动人机交互接口问世
研究人员开发了一种通用型非侵入式神经运动接口,可通过表面肌电图(sEMG)解码实现计算机输入。他们研制了一种高灵敏度、易穿戴的sEMG腕带设备,并建立了收集数千名受试者训练数据的可扩展基础设施。这些数据支持开发出具有跨个体泛化能力的通用sEMG解码模型。
测试用户展示了在连续导航任务中达到每秒0.66次目标选择的闭环手势解码中位性能,在离散手势任务中实现每秒0.88次手势识别,并以每分钟20.9个单词的速度完成手写输入。研究表明,通过个性化定制sEMG解码模型,手写识别性能可进一步提升16%。这是首款具备开箱即用跨个体泛化能力的高带宽神经运动接口。
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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09255-w
海沟最深处发现蓬勃生长的化能合成生命
研究报告了在“奋斗者”号载人深潜器对千岛-堪察加海沟和阿留申海沟西部的科考中,发现的目前已知地球上分布最深、规模最大的化能合成生命群落。这些以管栖多毛类和双壳类生物为主导的群落绵延2500公里,分布于水下5800米至9533米的深渊带。
同位素分析表明,富含硫化氢和甲烷的流体沿海沟沉积层深处的断层上涌,其中甲烷由沉积有机质经微生物作用产生,为这些群落提供了能量来源。
鉴于其他超深渊海沟具有类似地质特征,此类化能合成群落的分布范围可能远超既往认知。这些发现对现有极端环境生命模型和深海碳循环理论提出了重要挑战。
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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09317-z
(李言编译)
《中国科学报》 (2025-09-22 第2版 国际)