新量子技术可将黑洞看得更清楚

研究人员提出的STIRAP协议概述。

据澳大利亚麦考瑞大学和新加坡国立大学研究人员近日发布在预印本平台arxiv.org上的研究论文，一种被称为受激拉曼绝热通道（STIRAP）的新量子技术可以增强光学甚长基线干涉测量（VLBI）。这项技术允许量子信息无损耗地传输，使VLBI探测到以前无法看到的波长。一旦与下一代仪器集成，这项技术可对黑洞、系外行星、太阳系和遥远恒星的表面进行更详细的研究。

过去的十年里，系外行星的研究取得了长足的进步，引力波天文学已经成为一个新的领域，科学家捕捉到了第一批超大质量黑洞的图像。得益于高灵敏度的仪器以及世界各地天文台共享数据的能力，与此相关的干涉测量学也取得了进步，VLBI科学正在打开一个全新的领域。

VLBI是指射电天文学中使用的一种特定技术，其中来自天文射电源（黑洞、类星体、脉冲星、恒星形成的星云等）的信号被结合在一起，以创建它们的结构和活动的详细图像。简单来说,VLBI就是把几个小望远镜联合起来,达到一架大望远镜的观测效果。前不久，VLBI观测到了银河系中心黑洞人马座A*的首张图像。

但研究人员指出，经典干涉测量仍然受到物理限制的阻碍，包括信息丢失、噪声，以及所获得的光通常是量子性质的事实。一旦解决这些限制，VLBI可用于更精细的天文测量。

研究人员表示，克服这些限制的关键是使用像STIRAP这样的量子通信技术。STIRAP包括使用两个相干光脉冲在两个适用的量子态之间传输光学信息。当应用于VLBI时，它将允许在量子态之间高效和选择性地进行布居转移，而不会受到常见的噪声或损耗问题的影响。

研究人员提出一种更详细、更准确的干涉测量技术。为了模拟大型光学干涉仪，必须对光进行相干收集和处理，他们建议使用量子纠错来减少这一过程中由于损失和噪声造成的误差。

为了验证他们的理论，研究小组考虑了两个相隔很长距离的设施收集天文光线的情景。在“编码器”阶段，信号通过STIRAP技术被捕获到量子存储器中，该技术允许入射光相干耦合到原子的非辐射状态。

从天文光源捕捉到量子状态的光(消除量子噪声和信息损失)的能力，将改变干涉测量的游戏规则。此外，这些改进将对天文学的其他领域产生重大影响。它将足够强大，可拍摄恒星周围的小行星、太阳系的细节、恒星表面的运动学、吸积盘以及黑洞的潜在细节等。

（来源：科技日报）

亚马孙西南惊现数个文化居住地遗址

英国《自然》近日发表的一篇考古学论文称，在亚马孙西南部发现了11个此前未知的Casarabe文化居住地遗址，该文化约存在于公元500—1400年。这些发现展示了一种此前在亚马孙地区未知的热带低密度都市性，说明亚马孙西部在前西班牙时期并不像过去以为的那样人烟稀少。

由于植被茂密，难以对热带森林进行绘制，科学家对Casarabe文化的了解仅限于一些来自单独遗址的证据。因此对重要遗址的公共-仪式建筑和Casarabe居住地的区域组织情况了解很少。

德国考古研究院的科学家此次调查了玻利维亚亚马孙地区莫霍斯平原4500平方公里的6个区域，这些区域属于Casarabe文化。团队利用一种称为光学雷达的技术（即光检测及测距），可以虚拟“擦除”茂密植被，将林冠下的土地和考古遗迹可视化。他们发现了两处定居点以及24处较小的遗址，其中仅15处是此前已知存在的。

团队基于夯土台大小、其上的建筑结构及河道贮水系统等因素，生成了遗址的4层等级分类。这些结构包括U型结构、长方形平台堆和高达22米的锥形金字塔。

这些发现挑战了对亚马孙地区前西班牙时期历史的现有理解，增进了对亚马孙古代热带文明的了解。

（来源：科技日报）

超4500岁高龄，绵延180公里，覆盖200平方公里，迄今已知最大单株植物浮现

地球上目前已知最大的植物——波西多尼亚海草。

澳大利亚研究人员在西澳海岸发现了地球上目前已知最大的植物——波西多尼亚海草。这棵单株植物绵延180公里，覆盖约200平方公里的面积，或已超过4500岁高龄。相关研究近日发表于《英国皇家学会学报B》。

最新研究资深作者、西澳大利亚大学（UWA）海洋研究所进化生物学家伊丽莎白·辛克莱博士解释道，为了解鲨鱼湾海草的遗传多样性，研究团队从鲨鱼湾多变的环境中采集了海草芽，并使用18000个遗传标记生成了“指纹”，结果发现该地区所有的波西多尼亚海草在遗传学上是一样的。这株绵延了180公里的植物也因此成为地球上迄今已知最大的植物。而且，他们保守估计，该植物至少有4500年的历史。

研究表明，这棵海草似乎从单株幼苗时就在漫长的岁月中不断“克隆”自身。如果其不受干扰，可继续无限度地“克隆”。事实上，这种海草是无性植物，它是如何存活和繁衍这么长时间的，令人费解。此外，这些海草的生存环境变化很大。即使在今天，其栖息地的平均气温介于17 —30 之间；盐度为正常海水的1—2倍；光线亮度从黑暗到极亮。这样的条件通常会给植物带来很大生存压力，但该植物似乎仍在继续生长。

研究人员认为，它的基因非常适合当地多变的环境，而且其各部分之间也存在细微的基因差异，这有助于它适应当地条件。除了巨大的体型之外，这种海草植物另一个独特之处在于，其染色体数量是其海洋“近亲”的两倍。

研究人员目前正在在鲨鱼湾进行一系列实验，以了解这种植物如何在多变的条件下生存和繁衍。

（来源：科技日报）

事关衰老！70岁后血液老化秘密揭开

人的一生中缓慢积累在血液干细胞中的基因变化是如何导致70岁后血液生产的巨大变化的？一项新研究或能给予启示。由英国维康桑格研究所、Wellcome-MRC剑桥干细胞研究所的科学家和合作者共同完成，近日发表在《自然》杂志上的这项研究提出了一种新的衰老理论。

所有人类细胞在整个生命过程中都会发生基因变化，即所谓的体细胞突变。衰老很可能是由于我们的细胞随着时间的推移而积累的多种类型的损伤造成的。一种理论是，体细胞突变的积累会导致细胞逐渐失去功能储备。然而，尚不清楚这种分子损伤的逐渐积累为何导致器官在70岁后功能突然恶化。

为了解这一衰老过程，研究团队研究了骨髓中血细胞的产生，分析了年龄从新生儿到老年人不等的10个个体。他们对3579个血液干细胞的全基因组进行了测序，确定了每个细胞中包含的所有体细胞突变。该团队利用其重建了每个人的血液干细胞的“家谱”，首次展示了血细胞之间的关系以及这些关系在人类生命周期中如何变化。

研究人员发现，这些“家谱”在70岁之后发生了巨大变化。65岁以下的成年人产生的血细胞来自2万到20万个干细胞，每个干细胞的贡献量大致相同，大多属于克隆性造血。相比之下，70岁以上的人的血细胞产量非常不同，克隆多样性显著下降。每个个体的克隆扩增数量是10到20个，占整体造血数量的比例多达30%-60%。这些高活性干细胞的数量在被研究者的一生中逐渐增多，这是由一种罕见的体细胞突变子集引起的，称为“驱动突变”。

这些发现促使研究小组提出了一个模型，在这个模型中，与年龄相关的血液生成变化，来自于体细胞驱动突变，这些突变导致“自私”的克隆干细胞主导了老年人的骨髓，在其身体的许多其他组织中随着年龄增长而增多。这会增加患癌症的风险，也可能导致与衰老相关的其他功能变化。这也使得血液干细胞的多样性在年老时会丧失，导致干细胞产生功能性成熟血细胞的能力受损。

研究还显示，由哪种克隆占主导地位是因人而异的，因此该模型也解释了老年人的疾病风险和其他特征的变化。

该研究的联合高级研究员、Wellcome-MRC剑桥干细胞研究所助理教授伊莉莎·劳伦蒂博士说：“慢性炎症、吸烟、感染和化疗等因素会导致携带致癌突变的克隆更早发生。我们预测，这些因素还会导致与衰老相关的血液干细胞多样性的下降。不过，也可能有一些因素会减缓这一进程。现在有一项令人兴奋的任务，即弄清楚这些新发现的突变如何影响老年人的血液功能，这样就可以学习如何将疾病风险降至最低并促进老龄健康。”

（来源：科技日报）

公鼠怕香蕉，原是母鼠护子心切

科学家发现公鼠怕香蕉的原因。图片来源：美国趣味科学网站

乙酸正戊酯是一种导致香蕉独特气味的化合物，它会在怀孕和哺乳期的母鼠尿液中释放出来。这种化学物质会在公鼠身上产生压力反应。加拿大麦吉尔大学科学家近日发表在《科学进展》杂志上的这项研究，揭示了母鼠的化学信号是如何保护它们后代的，并揭示了公鼠害怕香蕉的原因。

公鼠可能对幼鼠具有攻击性，甚至可以杀死幼鼠，因此怀孕和哺乳期的母鼠进化出可在它们的尿液中释放一种化合物，警告公鼠远离幼鼠。

研究人员发现，母鼠尿液中的一种化合物乙酸正戊酯与香蕉提取物中的化合物相似。无论是在香蕉中还是在小鼠尿液中，乙酸正戊酯的存在更容易使公鼠感到压力。

因此，当研究人员将香蕉提取物放入公鼠的笼子中时，它们会表现出高度的压力反应，就像它们对怀孕或哺乳期母鼠的反应一样，也与即将进行战斗时的压力反应相似。

这一发现的意义在于，即使母鼠并不发动攻击，但这种具有攻击性意味的威胁可通过香蕉中的化合物传达，这足以让公鼠感到压力。

这一发现代表了哺乳动物社交信令科学的一个突破。“在啮齿动物中有许多雄性对雌性嗅觉信号反应的例子，但雌性对雄性化学信号反应的例子要少得多。”麦吉尔大学心理系教授弗里·莫吉尔说。他还表示，这些发现对提高小鼠实验的可靠性和重复性具有重要意义。

（来源：科技日报）