《物理评论A》

宏观多模纠缠的增强

日本冲绳科学技术大学院大学的Jason Twamley团队通过腔磁力学中的多体相互作用增强了宏观多模纠缠。相关研究成果近日发表于《物理评论A》。

多体相互作用的相干控制可为未来的量子技术生成复杂的量子态。具体来说，在混合系统中与环境高度隔离的被捕获宏观粒子，其质心运动的量子态是测试宏观量子力学的潜在平台。

研究人员提出了一种多体相互作用平台来增强多模高斯纠缠，其中质心运动通过微波场耦合到磁振子。强和超强腔磁振子耦合允许通过参数的数值优化在所有二分体中同时产生纠缠，而没有任何成对纠缠，类似自旋系统中的量子相变。

此外，超强耦合有助于在未解析边带中的低频振荡器产生这种多模纠缠。该方案为探索大型大质量振荡器中的量子效应提供了一个潜在的平台，并为创建用于量子模拟、传感、探索奇异量子相和量子计算的复杂态铺平了道路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.111.033505

《细胞》

重建人类线粒体末端连接设计mtDNA缺失

美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心Agnel Sfeir研究团队通过重建人类线粒体末端连接（EJ）设计线粒体DNA（mtDNA）缺失。相关研究成果近日发表于《细胞》。

研究人员通过共表达EJ机制和靶向内切酶，在人类细胞中设计了mtDNA缺失。利用线粒体EJ 等，研究人员在全谱异质性中产生了一组mtDNA缺失的克隆细胞系。通过对这些细胞进行分析，研究人员找到了约75%基因组缺失的临界阈值。超过这个阈值，在含半乳糖的培养基中，研究人员可以观察到氧化磷酸化（OXPHOS）蛋白耗损、代谢破坏和生长受损。单细胞多组学分析确定了两种不同的核基因解除管制反应：一种在缺失阈值触发，另一种逐渐响应异质性。最终，研究人员证明了上述方法能够建立跨细胞类型的疾病相关mtDNA缺失的模型，为靶向治疗方法的开发提供信息。

研究人员表示，最近在mtDNA基因操作方面的突破使精确的碱基替换和有效消除携带致病突变的基因组成为可能。然而，重建与线粒体病相关的mtDNA缺失仍然具有挑战性。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.009

《国家科学院院刊》

间歇性分水岭迁移与古气候指标的联系

以色列内盖夫本-古里安大学研究团队利用古分水岭位置记录揭示了间歇性分水岭迁移及其与古气候指标的联系。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。

分水岭迁移改变了流域的几何形状，影响了地球表面水、沉积物、生态系统等的分布。分水岭迁移率受分水岭侵蚀率差异的影响，因此对构造和气候的时空变化很敏感。

研究团队分析了一组可追溯的阶地。这些阶地被确定为古分水岭位置的标志，为分水岭的古运动提供了直接证据。阶地的位置和年龄表明，在104至105年的时间尺度上，存在间歇性的分水岭迁移，其快速迁移阶段的速度是平均速度的两倍以上，这与有记录的区域古气候波动相吻合。

这些发现凸显了地貌时间尺度上分水岭迁移动态的间歇性及其对气候变化的潜在敏感性，强调了这些变化对流域平面演变的影响。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2408426122

《地质学》

地幔过渡带水引发岩石圈减弱和扩张

美国卡内基科学研究所的研究团队揭示了地幔过渡带（MTZ）水引发的岩石圈减弱和扩张。相关论文近日发表于《地质学》。

水（氢）可调节地球内部的各种性质和过程，对地球化学和动态演化至关重要。这些性质和过程控制着地球分化、板块构造和火山活动。水加入有望促进岩石圈根部的减薄和移除，因为水可以显著降低岩石圈地幔黏度。虽然深水的来源存在争议，但最近的证据表明，其可能的储层是MTZ，可在大洋中裂谷系统取样。

地球物理和地球化学证据共同表明，中国南海的火山活动是俯冲板块与MTZ相互作用的结果，使其成为帮助解决这一难题的理想地点。

研究人员提供了来自上述海域样品的玻璃和熔体包裹体的数据。这些样品具有高H2O/Ce（远高于全球大洋中脊玄武岩值）。这些数据以及南海高度不相容元素的消耗增加和低氧逸度，与MTZ中俯冲蛇纹化地幔的存在一致。后来地幔上升流期间的循环，引发了岩石圈减薄和裂谷形成。源自MTZ的水可能是地球早期地幔最初水合作用的来源，可能有助于板块构造的发展和维持。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1130/G52804.1