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內容提要

1. 量子模擬新紀錄|包含1.5萬個量子比特的量子模擬器已經誕生，科學家在這個平臺上規模化操控分析材料量子特性成為可能。開發團隊來自澳大利亞硅量子計算公司。

2. 一眼確定誰是“好爸爸” |以非洲條紋鼠為對象，研究人員發現，在“好爸爸”類鼠的腦內一種名為

   Agouti

   的基因表達水平顯著更低，而這種差異奇異地表征在小鼠毛色上。相關研究刊載在《自然》雜志上。

3. 皮層類器官，長血管了 |類器官通常生存幾個月后就開始死亡，因為輸送氧氣和營養物質的血管網絡，限制了類器官的應用。近期有研究人員在這個方面取得突破。

Nature：1.5萬個量子比特的量子模擬器將顛覆材料研究？

這是一款名為“量子孿生”(Quantum Twins)的量子模擬器，由磷和硅組成，通過原子級精密制造技術打造而來，包含1.5萬個量子比特。

藝術家繪制的量子孿生模擬器示意圖

這塊超大規模的量子比特“陣列”，或者說量子模擬“芯片”，為量子材料領域提供了一個前所未有的超大模擬平臺，有望揭示量子材料神奇的工作原理，并幫助科學家改變材料特性。

所謂量子材料是指表現出宏觀量子現象的奇特材料。例如，超導體能以近乎完美的效率導電；此種超導現象無法通過經典物理學解釋，而源于量子效應。

量子模擬器則可直接模擬這樣的量子效應；若借助傳統設備，需執行更多數學轉換步驟。如果說量子計算機利用量子現象解決經典計算機力所不及的計算問題，那么量子模擬器就負責描繪材料與分子的量子圖景。

量子孿生的開發團隊來自澳大利亞硅量子計算公司（SQC）。2026年2月4日，他們于《自然》（

Nature

研究人員將磷原子嵌入硅芯片，構建出多個模擬器。芯片內的每個磷原子都作為一個量子比特，即模擬器的基本構建單元。這些量子比特被精確排列成不同的網格，用以模擬真實材料中原子的排列方式。

此前有科學家構建類似的量子比特陣列，但它們的規模(比如數千個極冷原子)都遠不及量子孿生模擬器的1.5萬個量子比特(構成方形網格)。

通過圖案化工藝，以及為每個芯片添加電子元件的方式，研究團隊還控制了芯片中電子的特性——這是對“對模擬材料中電子的控制”的模擬，其重大意義在于助我們理解材料內部的電流流動等現象。舉例來說，科學家有能力調節“向方形網格里任意一點添加電子”的難易程度，或是“電子在兩點之間跳躍”的難易程度。

團隊負責人米歇爾·西蒙斯(Michelle Simmons)表示，傳統計算機難以模擬大型二維系統以及某些電子特性組合，而量子孿生在這些方面充滿潛力。

西蒙斯與同事模擬了一個著名數學模型中的金屬-絕緣行為轉變；該模型旨在研究材料中“雜質”如何影響其承載電流的能力。他們還測量了系統霍爾系數隨溫度的變化，這反映模擬材料在受到磁場作用時的行為表現。

西蒙斯指出，實驗中使用的設備規模以及團隊對變量的控制能力，意味著量子孿生模擬器接下來可著手研究非常規的超導體。

傳統超導體在電子層面的工作原理相對易于理解，但它們必須被冷卻至極低溫度或置于巨大壓力下方可實現超導——這并不實用。有些超導體能在較溫和條件下工作，但前提是將它們設計得“身處室溫常壓即可正常工作”，達成此類前提要求研究者從更微觀層面理解材料特性，而未來的量子模擬器有望提供這種層面的理解。

西蒙斯還認為，量子孿生可用于研究不同金屬之間的界面以及與聚乙炔(導電塑料)相似的分子。此類研究有望助力藥物開發和人工光合作用裝置的相關工作。

資料來源：

Nature：從小鼠皮毛的顏色，就能看出它是否父愛深沉？

大多數哺乳動物都會擁有一個極少或完全不負擔養育任務的父親。某些父親甚至無法容忍幼崽。

在如此大環境下，非洲條紋鼠(

Rhabdomys pumilio

在《自然》（

Nature

研究人員聚焦大腦深處一塊微小區域，即內側視前區(MPOA)。論文主要作者之一、行為神經科學家福雷斯特·羅杰斯(Forrest Rogers)表示：科學界多年前就已知曉，MPOA區域驅動雌性個體的母性本能，如今事實證明，它也是雄性的“育兒中心”。令人驚訝的是，雄性非洲條紋鼠甚至無需成為父親就會產生育兒沖動。“單身漢能展現不遜資深奶爸的照顧能力。”

羅杰斯與同事發現，在“好爸爸”們的內側視前區內，一種名為

Agouti

Agouti

當研究團隊人為提高

Agouti

除了DNA，生活環境也影響父愛行為。

羅杰斯等人發現，在擁擠、高壓力條件下長大的小鼠，其

Agouti

Agouti

另一方面，研究團隊還排除了饑餓因素的干擾。他們認為左右

Agouti

上述種種發現改變了科學界對雄性育兒的認知。或許，雄性非洲條紋鼠并不存在某種雄性育兒模式的開關，而是天生就具備帶崽能力，只不過該能力會受某些環境因素抑制？

資料來源：

大腦皮層類器官里長出了均勻分布的血管，甚至還有血腦屏障……

大腦類器官是怎么得來的？一般情況下，科學家會在培養皿里用化學信號混合物浸泡干細胞，誘導它們形成細胞球。自2013年首次被創造以來，這類電活動近似胎兒/新生兒大腦的神經結構，為研究自閉癥、精神分裂癥和癡呆等疾病提供了新手段。

不過類器官有一重大缺陷：它們通常生存幾個月后就開始死亡。原因是真正的大腦配有輸送氧氣和營養物質的血管網絡，而“迷你大腦”只能從培養皿中吸收養分，其最內層的細胞因缺乏營養而亡。這限制了類器官的尺寸、復雜度以及與發育中大腦的相似度。

為突破上述局限，加州大學舊金山分校的神經外科醫生伊森·溫克勒(Ethan Winkler)等人在實驗室培養皿內培育人類干細胞長達兩個月，制備得到他們所謂的“皮層類器官”(cortical organoids)；之所以如此稱呼，是因為這種類器官模仿了發育中的大腦皮層。

此外，他們還培養了由血管細胞組成的類器官，并選擇在每個皮層類器官的兩端各放置一個血管類器官。幾周后，血管均勻分布整個微型大腦。

溫克勒團隊對類器官進行成像后發現，這些血管為中空結構，內有管腔，與真實大腦血管高度相似。這一關鍵細節在過往的血管引入嘗試中從未出現；而常見情況則是類器官的血管分布不均勻。

另一方面，引入皮層類器官的血管在物理特性和基因活性方面更接近真實發育中的大腦，形成了更完善的“血腦屏障”。我們知道，血腦屏障能保護大腦免受病原體入侵，同時允許營養物質和廢物通過。

首位開發出大腦類器官的學者瑪德琳·蘭卡斯特(Madeline Lancaster)盛贊新發現的重大意義，認為這種血管更有可能輸送營養液以維持類器官存活。（詳見）

但她也指出：“要實現真正功能性的血管，需有‘心臟’進行持續且定向的血液泵送，讓新鮮的含氧血液或類似血液的替代物流入類器官，同時帶走脫氧血液。我們距離該目標仍非常遙遠。”

資料來源：

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