“小柯”秀

《物理评论A》

科学家提出绝热量子学习方案

新加坡国立大学Jiangbin Gong研究小组提出了绝热量子学习方案。相关研究成果10月19日发表于《物理评论A》。

研究人员提出了一种利用绝热量子演化来执行量子学习任务的方案。该方案的输出通过绝热弱测量获得，而非传统的投影测量。相较于以往的方案，这种方法仅需单次测量，避免了重复测量的需求，提高了效率。此外，该方案还允许在不破坏相关量子态的情况下，提取多个可观测值的期望值。

据悉，量子机器学习因其改善某些学习任务的潜力而引起了研究人员相当大的兴趣。在传统的量子机器学习中，输出是预先选择的可观测值的期望值，需要进行投影测量，迫使量子电路运行多次以获得合理精度的输出。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.042420

《国家科学院院刊》

研究揭示过渡金属硫化物莫特绝缘体的一阶量子相变

近日，以色列魏茨曼科学研究所Haim Beidenkopf和Nurit Avraham研究小组揭示了过渡金属硫化物4Hb-TaS2莫特绝缘体中的一阶量子相变。相关研究成果10月19日发表于美国《国家科学院院刊》。

该研究团队利用扫描隧道光谱技术研究了化合物4Hb-TaS2，该化合物交织了1T-TaS2的莫特绝缘态和假定自旋液体，以及2H-TaS2的金属态和低温超导相。研究人员揭示了一个热力学相图，展示了相关的类近藤团簇态和耗尽的平带态之间的一阶量子相变。相变表现为全电子谱的不连续变化，并伴有迟滞和低频噪声。研究人员发现相图中过渡线的形状取决于两个电子态的局部可压缩性和熵。这一研究发现为系统研究和操纵莫特金属-绝缘体相变以及其中的强相关相和量子相变提供了一个平台。

据悉，将不同的相关和拓扑上不平凡的物质电子相耦合在一起，可以潜在地诱导出新的电子序和相变。过渡金属二硫族化合物是探索这类混合体系的基础，它们展现出各种奇异的电子相。由于其范德华性质，这些化合物可以通过剥离和堆叠或化学计量生长进行掺杂，从而诱导出新的相关复合物。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2304274120

《细胞》

眼部研究发现新的细胞疾病和衰老机制

美国斯坦福大学Vinit B.Mahajan小组发现，液态活检蛋白质组学与人工智能相结合可确定人眼部衰老和疾病的细胞驱动因素。相关研究成果10月19日在线发表于《细胞》。

研究人员表示，活人体内的单细胞分析对于了解疾病机制至关重要，但在眼部和大脑等非再生器官中却不切实际，因为组织活检会造成严重损伤。

为了解决这个问题，研究人员将液体活检的蛋白质组学与所有已知眼细胞类型的单细胞转录组学结合起来，追踪了检测到的5953种蛋白质的细胞来源。研究人员发现了数百种细胞特异性蛋白质标记物，包括视网膜细胞的单个标记物。研究结果表明，帕金森病会导致视网膜退化，而驱动糖尿病视网膜病变的细胞会随着疾病阶段的变化而变化。

最后，研究人员开发了人工智能模型来评估单个细胞的衰老，并发现许多与生理年龄无关的眼部疾病都会加速特定疾病细胞类型的分子衰老。这个方法可应用于其他器官系统，有可能改变分子诊断和预后，同时发现新的细胞疾病和衰老机制。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.09.012

《自然-化学》

获得核苷二磷酸和三磷酸硫代异构体的方法

德国波恩大学PhilS.Baran研究团队报道了立体控制获得核苷二磷酸和三磷酸硫代异构体的方法。相关研究成果10月19日发表于《自然-化学》。

核苷二磷酸盐和三磷酸盐几乎影响生物化学的各个方面。然而，这类化合物作为核苷酸依赖性酶和受体的工具或药物引线的使用受到其体内快速代谢的阻碍。尽管寡核苷酸治疗中解决一磷酸部分不稳定性的成功策略已经通过用硫代磷酸酯等位取代实现，但还不存在快速和可控地获得天然和非天然核苷的立体纯二磷酸和三磷酸硫代等位体的实用方法。

研究人员展示了一个能够实现此类分子库立体控制和可扩展合成的基于试剂的模块化平台。这种操作简单的方法提供了核苷α-硫代二磷酸和α-硫代三磷酸的纯立体异构体，以及对称或不对称的双核糖苷硫代二磷酸盐和硫代三磷酸（包括RNA帽试剂）。研究证明，配体-受体的相互作用会受到P-立体化学的显著影响，这表明这种硫代同位置换会对主要候选物的效力和稳定性产生深远影响。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41557-023-01347-2