编译| 魏九
自然
，2023 年1 月20 日，第601 卷，第7893 期
《自然》
2023 年1 月20 日，第601 卷，第7893 期
天文学
天文学
太阳附近的恒星形成是由局部气泡膨胀引起的
局部气泡膨胀促进太阳附近恒星的形成
作者：Katherine Zucker、Alyssa A. Goodman、Joanne Alves、Shmuel Bialy、Michael Foley、Joshua S. Speegle 等。
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04286-5
概况
几十年来我们就知道太阳存在于局部气泡中。局部气泡是一个低密度的热等离子体空腔，周围有一层冷的中性气体和灰尘。然而，由于当地星际介质的低分辨率模型，该壳层的确切形状和范围、其形成的动力学和时间尺度以及其与附近恒星形成的关联仍然不确定。
研究人员使用新的空间和动力学约束来分析太阳200% 范围内致密气体和年轻恒星的三维位置、形状和运动。他们发现，太阳附近几乎所有的恒星形成复合体都位于局部气泡的表面，年轻的恒星主要垂直于气泡表面膨胀。
追踪这些年轻恒星的轨道支持了这样一种观点，即局部气泡起源于大约1400 万年前气泡中心附近发生的恒星诞生和死亡（超新星）爆炸。超新星产生的局部气泡的膨胀扫走了周围的星际介质，形成了一个膨胀的壳层，现在正在破碎并塌缩成附近最可见的分子云，超新星产生的恒星形成理论得到了强有力的观测支持。
摘要
几十年来，我们已经知道太阳存在于一个局部气泡中，这是一个低密度的热等离子体空腔，周围环绕着冷中性气体和尘埃的外壳。然而，这个壳的确切形状和范围以及它的推进力并不存在。它形成的时间尺度及其与附近恒星形成的关系仍然不确定，这主要是由于当地星际介质的低分辨率模型。在这里，我们报告了对致密气体和年轻恒星的三维位置、形状和运动的分析。使用新的空间和动力学约束，我们检查了太阳200 范围内的恒星，发现太阳附近几乎所有的恒星形成复合体都位于局部气泡的表面，并且这些年轻恒星主要是垂直于表面向外扩展。这些年轻恒星的运动痕迹支持了这样一种观点：局部气泡的起源是发生在气泡中心附近的恒星的诞生和随后的死亡（超新星），这种现象大约开始于1400 万年前。气泡开始于大约14 万年前，气泡中心附近发生了恒星诞生和随后死亡（超新星）的爆炸。超新星产生的气泡将周围的星际介质向外推，现在破碎并塌陷成最突出的壳层。附近的分子云为超新星形成恒星的理论提供了强有力的观测支持。
矮星系中黑洞引起的恒星形成Genize 2-10
黑洞触发矮星系Henize 2-10 中的恒星形成
作者：Zachary Schutte 艾米·E·莱恩斯
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04215-6
概况
在一些具有活跃星系核的矮星系中已经观察到黑洞的流出，并且可能与较大的星系一样，起到加热和喷射气体的作用（从而抑制恒星形成）。迄今为止，这一领域的研究主要集中在大质量星系，观测证据很少，因此尚不清楚黑洞流出在多大程度上可以触发矮星系中的恒星形成。
Henais 2-10 是一个矮星爆星系，之前有报道称其中心有一个巨大的黑洞，但这种解释存在争议，因为一些观测证据与我正在酝酿的超新星遗迹一致。在大约9 Mpc的距离处，将有机会了解中心区域并确定是否有证据表明黑洞流出影响恒星形成。
研究小组报告了Henize 2-10 的光学观测结果，线性分辨率为几秒差距。他们发现了一根约150 段长的电离丝，将黑洞区域与最近恒星形成的区域连接起来。光谱学揭示了正弦位置速度结构，可以用简单的进动双极流出来解释。研究小组得出结论，黑洞流出导致恒星形成。
摘要
在一些具有活跃星系核的矮星系中已经观察到黑洞的流出，并且像在较大的星系中一样，可能在加热和喷射气体（从而抑制恒星形成）中发挥作用。迄今为止，这一领域的研究主要集中在大质量星系上，而Henais 2-10是一个矮星暴星系，此前曾报道其中心有一个大质量黑洞，但其解释很差，因此尚不清楚它们是否可以。导致矮星系中恒星的形成。观测证据的某些方面也与距离约9 Mpc 的超新星遗迹一致，因此这颗恒星提供了阐明中心区域并确定是否存在黑洞流出撞击恒星的证据的机会。仍在争论中。在这里，我们以几秒差距的线分辨率报告了Henaise 2-10 的光学观测结果，并发现了大约150 个电离细丝将黑洞区域与最近恒星形成的地点连接起来。我们得出的结论是，黑洞的流出引发了恒星的形成。
物理
物理
非埃尔米特frocket 准晶中的拓扑三重相变
非厄米特Floquet 准晶中的拓扑三重相变
作者：Sebastian Weidemann、Mark Kremer、Stefano Longhi、Alexander Zamate
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04253-0
概况
相变连接物质的不同状态，并且通常涉及自发对称性破缺。相变的一种重要类型是迁移率转变，其中著名的安德森局域化增加了随机性并导致金属-绝缘体转变。拓扑在凝聚态物理中的引入导致了拓扑相变和拓扑绝缘体材料的发现。
非厄米对称性中的相变描述了平均守恒能量和向新拓扑相的转变。体积电导率、拓扑结构和非厄米对称性破缺似乎源自不同的物理场，因此可能显示为单独的现象。然而，在非厄米准晶体中，这种转变可以通过形成三重态相变来互连。
研究小组报告了三线态相变的实验观察结果。在此转变中，同时改变单个参数会引发局部（金属-绝缘体）相变、拓扑相变和奇偶时间对称性破缺（能量）相变。物理学表现为时间驱动（絮团）耗散准晶体。
研究人员通过耦合光纤环内的光子量子行走来实现他们的想法，强调非厄米准晶合成材料中拓扑、对称破缺和迁移相变的互连性。这一发现在相变设备中具有潜在的应用，可以预测和控制体边缘传输以及与环境的能量或粒子交换。
摘要
相变连接不同的物质状态，并且常常伴随着自发的对称性破缺。相变的一个重要类别是迁移率转变，其中包括著名的安德森局域化，其中随机性的增加会引起金属-绝缘体转变。凝聚态物理中拓扑的阐明导致了拓扑相变和拓扑绝缘体材料的发现。非厄米系统对称性的相变描述了平均守恒能量和向新拓扑相的转变。非厄米对称性破缺源自不同的物理场，因此可以表现为可分离的现象，但在非厄米准晶体中，这种转变可以通过形成三相转变而相互联系。改变单个参数会导致局域相变（金属-绝缘体）、拓扑和宇称时间对称性破缺（能量），并且物理现象是时间驱动的（frocket），表现为耗散准晶体。我们的研究强调了非厄米准晶合成材料中的拓扑结构、对称性破缺和迁移相变通过耦合光纤环中的光子量子行走而相互交织。预测和控制边缘传输以及与环境的能量或粒子交换。
自旋量子位超过表面代码阈值的量子逻辑
自旋位量子逻辑超越表面代码阈值
作者：晓雪、Maximilian Russ、Nodar Samkharadze、Brennan Undseth、Amir Sammak、Giordano Scappucci 等
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04273-w
概况
量子位的高保真控制对于可靠地执行量子算法和实现容错（能够比错误发生更快地纠正错误的能力）非常重要。容错的核心要求用错误阈值来表达。尽管实际阈值取决于许多细节，但共同的目标是表面代码的错误阈值约为1%。
超过99% 的两位门保真度一直是半导体自旋量子位的关键目标。随着先进半导体技术的出现，这些量子位预计将得到扩展。
研究团队报告了一种基于自旋的硅量子处理器，单位和两位门保真度超过99.5%，并通过门组断层扫描验证。当包括相邻量子位的串扰和派生错误时，平均单位门保真度保持在99% 以上。
借助这套高保真门组，研究团队完成了利用变分量子本征求解器算法计算分子基态能量的艰巨任务。半导体量子位已经突破了2 位门保真度99% 的门槛，确保了其在高噪声、中型量子器件时代的容错和潜在应用中的地位。
摘要
量子位的高保真控制对于可靠地执行量子算法和实现容错至关重要。容错的核心要求是用实际错误阈值来表达的。尽管阈值取决于许多细节，但共同目标是使两个量子位的门保真度达到99% 或更高。这些量子位很有前途。在这里，我们报告了一种基于自旋的硅量子处理器，从门组断层扫描中提取的单量子位和双量子位门保真度均> 99.5。单量子位门保真度保持在99% 以上，包括相邻量子位串扰和空闲错误。我们使用这个高保真门组来执行使用变分量子本征求解器算法计算分子基态能量的艰巨任务。 2 半导体量子位具有99% 的量子位门保真度，因此在噪声中等规模量子器件时代处于容错和可能应用的道路上。
超过硅容错阈值的快速通用量子门
超过硅容错阈值的快速通用量子门
作者：野木明人、武田健太、中岛隆、小林隆、阿米尔·萨马克、佐丹奴·斯卡普奇等
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04182-y
概况
能够解决难题的容错量子计算机依赖于量子纠错。表面码是最有前途的纠错码之一，要求通用门保真度高于99% 纠错阈值。
在众多量子比特平台中，只有超导电路、俘获离子和金刚石中的氮空位中心满足这一要求。硅中的电子自旋量子位由于其纳米加工能力而具有用于大规模量子计算机的潜力，但其缓慢的运行限制了其2 位门保真度至98%。
研究团队通过利用微小的磁感应梯度场和可调谐双量子位耦合的快速电子控制，在硅自旋量子位中实现了99.5% 的两位门保真度和99.8% 的单位门保真度。他们确定了量子位的旋转速度和耦合强度，并稳健地实现了高保真门。
利用这套通用门集，研究团队成功实现了Deutsch-Jozsa 和Grover 搜索算法。这一发现证明了通用门保真度超过了容错阈值，并且具有可扩展硅量子计算机的潜力。
摘要
能够解决难题的容错量子计算机依赖于量子纠错。在许多量子位平台中，最有前途的纠错码之一要求通用门保真度高于99% 的纠错阈值。只有金刚石内的超导电路、捕获离子和氮空位中心才能满足这一要求。硅中的电子自旋量子位由于其纳米制造能力而对于大规模量子计算机特别有前景，但两个量子位的门保真度是有限的。在这里，我们通过使用微磁感应梯度磁场的快速电气控制，展示了硅自旋量子位中99.5% 的双量子位门保真度和99.8% 的单量子位门保真度。我们使用通用门集来识别量子位旋转速度和耦合强度，从而使Deutsch-Jozsa 和Grover 搜索算法具有高成功率。它有可能实现超过容错阈值的保真度，并实现可扩展的硅量子计算机。
地球科学
地球科学
斯瓦尔巴群岛历史性的冰川变化预测到2100 年冰川质量损失将增加一倍
到2100 年，斯瓦尔巴群岛的冰川质量损失将增加一倍
作者：Emily C. Gaiman、Ward J.J. Van Pelt、Adam C. Maloof、Harald Faste 饰演Jack Kohler
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04314-4
概况
冰川和冰盖融化约占目前海平面上升的三分之一，超过了更大的格陵兰岛和南极冰盖造成的损失。北极斯瓦尔巴群岛的空间气候梯度大于下个世纪预期的时间气候变化，限制了冰川的气候敏感性，并作为预测冰川对未来变暖的反应的天然实验室。
研究人员将历史冰川与现代冰川的观测结果联系起来，预测21 世纪冰川变薄的速度将比1936 年至2010 年的两倍多。他们利用1936 年和1938 年的历史航空照片档案，利用结构到运动摄影测量技术重建了斯瓦尔巴群岛1,594 座冰川的三维形状。
研究人员将这些重建数据与现代冰川海拔数据进行比较，得出70 多年来质量平衡的空间模式，表明温度和降水等变量不受年际和年代际波动噪声的影响。它受到影响。冰川消失。
研究人员发现，融化速度与温度密切相关，这意味着夏季平均气温每升高1C，面积标准化质量平衡每年就会减少0.28 立方米水当量。最后，该团队设计了一种时空替代方案，将历史冰川观测与气候预测相结合，对斯瓦尔巴群岛21 世纪冰川变化进行一级预测。
摘要
冰川和冰盖融化约占当前海平面上升的三分之一，超过了空间气候梯度较大的斯瓦尔巴群岛和南极洲冰盖造成的质量损失。预测下个世纪预期的气候变化是限制冰川气候敏感性并预测其对未来变暖的反应的天然实验室。在这里，我们结合历史和现代冰川观测结果预测，21世纪冰川消失的速度将增加一倍以上。我们利用1936 年和1938 年的历史航空图像档案，并使用运动结构摄影测量技术，重建了斯瓦尔巴群岛1,594 座冰川的三维形状，并将重建结果与现代冰高程数据进行比较。通过推导70 多年时间跨度的质量平衡空间模式，我们可以透过年度和年代际变化的噪音来了解温度和降水等变量如何控制冰损失。在这种情况下，夏季平均温度增加1 C 对应于面积归一化质量平衡减少-0.28 m。
第一年
最后，我们结合历史冰川观测和气候预测，设计了对斯瓦尔巴群岛21 世纪冰川变化一阶预测的空间和时间替代方案。