番茄祖先或来自南极洲,日本计划实施人体子宫移植手术

日本计划实施人体子宫移植手术

“哈勃”绘制“旅行者”地图 为规划未来星际任务打下基础

量子霸业或可期 今年量子计算机将走出实验室

番茄祖先或来自南极洲


据日本媒体报道,日本庆应大学一个研究小组今年将向该校伦理委员会提交进行子宫移植临床研究的申请,计划3年内为5名先天无子宫女性实施子宫移植手术。日本此前尚无人体子宫移植先例。

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子宫移植手术可以为先天无子宫女性或子宫被摘除的女性提供妊娠机会,然后再将体外受精的受精卵植入患者的“移植子宫”内发育。用于移植的子宫通常由患者母亲等亲属提供。

艺术家笔下的“旅行者1”号探测器。

图片来源:Kai Hudek

人们三明治里的番茄,其历史可以追溯到5000多万年前在南极洲附近进化的一种植物。近日,相关论文发表于《科学》杂志。

据日本《读卖新闻》1月9日报道,庆应大学的研究小组计划今年内向学校伦理委员会提出临床研究申请,在获得伦理委员会及有关学会批准后,研究小组将在3年内为5名先天无子宫女性实施子宫移植手术。

本报讯
随着美国宇航局的两架“旅行者”号探测器驶入星际空间,它们正在进入一片神秘而复杂的领域。然而宇宙飞船并非处于一个完全未知的版图中。来自哈勃空间望远镜的信息正在照亮探测器前方的道路,并沿着它们的路径揭示了丰富氢云的存在。

长期以来,量子计算被认为是20年以后才会实现的技术。但是,2017可能是这领域改变其“仅限于研究”的一年。

在南美洲最南部巴塔哥尼亚地区发现的具有5220万年历史的石头中,研究人员发现两块压缩的化石,它展示了具有扁平轮廓的古灯笼果。这种果实类似现代茄科或茄科成员,其中包括西红柿、土豆、青椒、茄子、烟草。

2014年9月,全球首个在“移植子宫”内孕育的婴儿在瑞典出生。日本东京大学和庆应大学的研究人员2013年曾成功对猴子进行过子宫移植实验,但日本尚无人体子宫移植先例。

这项工作是两个最著名的空间任务的罕见联姻,同时前所未有地瞥见了恒星之间的区域。

计算巨头谷歌和微软最近聘请了大量“重量级”人物,并且为今年设置了一些具有挑战性的目标。它们的野心反映了量子计算正在从纯科学转变到工程建造。

但这些化石看上去像是两个独特的茄“亲戚”:地樱桃和树番茄,也很像中国的姑娘果(同样是茄科酸浆属的植物),它们果实都被包裹在纸一样的壳里。化石能明显显现其皮纹的纹理,科学家甚至能识别出被压紧的浆果残余物——在石化形成过程中转变成了煤炭。科学家将这种植物命名为Physalis
infinemundi。

虽然子宫移植为先天无子宫女性或子宫被摘除的女性带来孕育希望,但该手术也存在伦理上的争议,包括可能对子宫提供者造成较大身心负担;同时为了防止排异反应,被捐赠者需使用免疫抑制剂,这可能对婴儿带来不利影响。

康涅狄格州米德尔顿市卫斯理大学本科生Julia
Zachary表示:“如果‘旅行者’号探测器是谷歌街景中的车辆,并在你的周围四处游荡,拍摄街道的照片,那么哈勃空间望远镜则提供了一个概览,即‘旅行者’号在星际空间航行的地图。”

“人们是真的在建设一些东西。”IonQ公司联合创始人、美国马里兰大学物理学家Christopher
Monroe说,“我从来没见到过这样的现象,量子计算已经不仅仅是科学研究了。”

研究显示,在这种酸浆植物兴盛时,在古冈瓦那大陆的最后分离阶段,南美洲可能非常接近南极洲和澳大利亚洲。而化石的发现地点——阿根廷的Laguna
del
hunco,虽然十分干旱荒凉,但在始新世(5600万至3390万年前),该地区靠近一个火山口湖岸边,气候属于热带性气候。基于当地的湖边环境,研究人员猜测,这种植物的膨胀外壳,可以作为浮选设备。

《中国科学报》 (2017-01-10 第2版 国际)

Zachary和她的同事在1月6日于得克萨斯州格雷普韦恩市召开的一次美国天文学会会议上报告了这一研究成果。

《自然》杂志报道称,谷歌在2014年就开始研究基于超导性的量子计算机。它希望在今年或者稍晚一些,开发出的量子计算机能超越最强大的“传统”计算机——这一里程碑被命名为量子霸业。而其竞争对手微软,则把赌注压在了一个吸引人但还未经验证的概念——拓扑量子计算上,并希望首先实现这一技术。

两架“旅行者”号探测器均于1977年发射升空,其任务是探访土星、木星、天王星和海王星。“旅行者1”号探测器于2012年进入星际空间,其与地球距离超过200亿公里。“旅行者2”号探测器仍然位于太阳系边缘,其与地球距离超过170亿公里。

量子计算初创企业也是一片火热。
Monroe计划在2017年年初启动一轮招聘。耶鲁大学物理学家、初创企业Quantum
Circuits 的联合创始人Robert Schoelkopf 以及IBM 应用物理学家、Rigetti
创始人 Chad Rigetti 则表示,他们很快会实现关键技术的突破。

每一架“旅行者”号探测器都以各自的角度远离太阳系所处的平面,而哈勃空间望远镜则沿着它们的瞄准线凝视着太空。该望远镜搜集的信息来自于遥远恒星发出的光,远远超过了两架“旅行者”号探测器目前所处的位置。

学术实验室也处在类似的拐点。“我们已经对所需组件和所有功能进行了演示。”Schoelkopf说。但Schoelkopf
等人认为,虽然要让所有组件共同工作,还需要进行一系列物理实验,但现在最主要的挑战是在工程上。

通过分析从中间物质中采集的光的化学特征,Zachary的研究团队能够梳理出哈勃空间望远镜与恒星之间的星际环境的性质细节。而主要由氢元素构成的云团也包含了少量更重的元素,例如碳。

目前,最大量子位的量子计算机,已经开始在学术实验室中进行测试。例如,在奥地利因斯布鲁克大学中,由Rainer
Blatt领导的研究小组就在进行此类。

两架“旅行者”号探测器目前位于“局部星际介质”中,后者是环绕太阳系的的一种泡沫物质。哈勃空间望远镜的数据表明,“旅行者2”号探测器将在几千年后飞出“局部星际介质”,之后进入除此之外的另一个云团中。而目前尚不清楚“旅行者1”号探测器将在何时冲破这些“泡沫”。

传统的量子计算机把信息转化成量子位进行编码,有两种状态:0或1。但组成量子计算机的量子位也可能会处于叠加状态,也就是同时处于1
或者同时处于0。而这种叠加,加上量子位分享量子状态的能力,能够让计算机立刻执行任何形式的计算。而且,从理论上说,计算的数字是每一个增加的量子位的两倍,这会带来计算速度的指数级增长。

天文学家通常使用像哈勃空间望远镜这样的仪器获得对星际空间物质的间接测量结果。然而两架“旅行者”号探测器正在为他们提供直接测量这一神秘环境的机会,并传回其周围电子密度的数据。

这种速度能让量子计算机执行任何具体的任务,例如在大型的数据库中进行搜索,这些在速度较慢的传统计算机中可能无法实现。量子计算机也可以变成一个研究工具:演示量子模拟,让化学家能使用此前没有预料到的细节理解反映,或者能让物理学设计出能够在室温下实现超导的材料。

该研究团队成员之一、卫斯理大学天文学家Seth
Redfield表示:“作为一名天文学家,我不习惯于从我观测的地方获得观测结果。”

而关于如何建造量子位,目前有许多建议。不过,两个主要的方法逐渐脱颖而出,这要归功于其储存信息的能力和不断增长的持续时间。虽然它们的量子状态还是很容易受到外部条件的干扰,并且在量子逻辑门运算上还有困难。

Zachary表示,“旅行者”号探测器和哈勃空间望远镜分别对于星际空间的直接和间接测量,对于规划真正的星际任务——例如未来的突破摄星——是非常重要的。

其中一个方法是Schoelkopf 参与提倡的,得到谷歌、IBM、Rigetti和Quantum
Circuits
的采用。该方法涉及在超导循环中,把量子状态当成震荡波流进行编码。另一个方法是IonQ和一些主要实验室青睐的,即把量子位编码为单一的离子,并将其置于真空聚集槽的电磁场中。

并未参与该项研究巴尔的摩市空间望远镜科学研究所天文学家Brandon
Lawton强调,在NASA的“新视野”号探测器于2015年7月飞抵冥王星之前,哈勃空间望远镜曾帮助研究这颗矮行星周围的区域——寻找潜在的危险卫星。他说,类似的,随着探测器向未知的空间前行,“旅行者”号的工作“将有助于绘制那里的地形图”。

在2014年带领团队一起加入谷歌的美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的John
Martinis说,超导技术的成熟让他的团队可以对量子霸业设置一个大胆的目标。

“旅行者”号探测器是美国研制并建造的外层星系空间探测器,共发射两颗。“旅行者1”号和“旅行者2”号分别于1977年8月20日和9月5日发射升空。这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务。“旅行者”号探测器携带的钚电池将持续到2025年左右。当电池耗尽之后,它们会停止工作,并继续向着银河系的中心前进。

Martinis团队计划使用一个“混乱的”量子算法实现这一目标。这一算法的产出看起来像一个随机的输出。但如果该算法在一个由相对较少的量子位组成的量子计算机上运行,一个传统的机器也能预测最后的输出,但一旦量子机器的量子位接近50,即使是大型的传统超级计算机也难以企及。

《中国科学报》 (2017-01-10 第2版 国际)

这一计算的结果可能没什么用,但是他们的尝试说明了,现在有一些任务是量子计算机无法攻克的。Martinis说:“我们想,这会是一个对未来有重要意义的实验。”

但Schoelkopf
并没有把量子霸业看成是一个“非常有趣或者有用的目标”,部分原因是它避开了纠错的挑战:系统在外部环境对量子位轻微的扰动后,恢复其信息流动方向的能力,这随着量子位数量的增加,会变得越来越难。反之,Quantum
Circuits从一开始就打造能纠错的机器。这要求建立更多的量子位,机器也能够运行更加复杂的量子算法。

Monroe
则希望能尽快实现量子霸业,但这并不是IonQ的主要目标。这家初创企业的目标是建造拥有32或者64个量子位的计算机,相对超导电流技术,其离子阱技术也会让其设计变得更灵活、更可扩展。

同时,微软的拓扑量子计算依赖于物质间的刺激,即通过量子位之间的纠缠进行信息编码。储存在这些量子位中的信息对外部的干扰会有更强的抵抗力,同时也能让纠错变得更容易。

但没有人能够创造出这种刺激所需的物质状态,更不用说拓扑量子比特。但微软已经雇用到该领域四位领军人物,包括荷兰代尔夫特大学的
Leo Kouwenhoven,他创造出似乎是正确的刺激类型。

“我跟我的学生说,2017 年是转折之年。”Kouwenhoven 说。

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