潘建伟，何祖华及徐华强等团队1天6篇Nature

为了实现未来的量子互联网，一个关键的里程碑需要从实验室进行的双节点原理验证实验过渡到大规模的综合多节点设置。

2024年5月15日，中国科学技术大学潘建伟及包小辉共同通讯在Nature在线发表题为“Creation of memory–memory entanglement in a metropolitan quantum network”的研究论文，该研究报告了在城域上的多节点量子网络中创建内存-内存纠缠。

另外，2024年5月15日，临港实验室蒋轶团队联合中国科学院上海药物研究所徐华强、杨德华团队在Nature在线发表题为“Dimerization and antidepressant recognition at noradrenaline transporter”的研究论文，该研究报告了在apo和底物结合形式的去甲肾上腺素转运体的冷冻电镜结构。该结构揭示了一个主要由胆固醇和脂质分子介导的去甲肾上腺素转运体二聚体界面。底物去甲肾上腺素结合在中央结合袋深处，其胺基与保守的天冬氨酸残基相互作用。结构也提供了洞察抗抑郁药的识别和单胺转运体的选择性。总之，这些发现促进了对去甲肾上腺素转运体调节和抑制的理解，并为设计改进的抗抑郁药来治疗神经精神疾病提供了模板。

2024年5月15日，中国科学院武汉植物园/中国科学院中-非联合研究中心王青锋研究员和万涛研究员团队在Nature在线发表题为“The rise of baobab trees in Madagascar”的研究论文，该研究对所有现存的8种猴面包树物种进行了基因组测序，并认为马达加斯加应该被认为是现存谱系的起源中心，这是它们进化史上的一个关键问题。综合基因组学和生态学分析揭示了猴面包树的网状进化，最终导致了今天看到的物种多样性。马达加斯加猴面包树过去的种群动态可能受到种间竞争和该岛地质历史的影响，特别是当地海平面的变化。研究人员建议进一步关注马达加斯加猴面包树的保护状况，特别是Adansononia suarezensis和Adansononia grandididieri，并考虑到Adanonia za对极度濒危的Adanonia perrieri的负面影响，需要加强种群监测。

2024年5月15日，西湖大学林效、吴从军及北京理工大学王秩伟共同通讯在Nature在线发表题为“Superconducting diode effect and interference patterns in kagome CsV3Sb5”的研究论文，该研究报告了在本征CsV3Sb5薄片中具有边界超电流的动态超导畴的指示。在热历史调制极性的情况下观察到无磁场超导二极管效应，表明在自发时间反转对称破缺背景下存在动态超导有序畴。在外加磁场作用下，临界电流表现出双缝超导干涉模式。图案的特性是通过热循环调制的。这些现象是由周期调制的超电流沿一定的流态量子化约束的域边界流动的结果。

2024年5月15日，北京大学高鹏、杨林及杜进隆共同通讯在Nature在线发表题为“Suppressed thermal transport in silicon nanoribbons by inhomogeneous strain”的研究论文，该研究通过在定制的微器件上弯曲单个硅纳米带来引入非均匀应变，并测量其对热输运的影响，同时以亚纳米分辨率表征应变相关的振动谱，从而解决了这一空白。研究结果表明，每纳米0.112%的应变梯度可以导致热导率急剧下降34±5%，与均匀应变下测量的几乎恒定值形成鲜明对比。进一步利用电子能量损失谱绘制了局部晶格振动谱，揭示了声子沿应变梯度的数百万电子伏特的峰值位移。第一性原理计算证明，这种独特的声子谱展宽效应增强了声子散射，极大地阻碍了热输运。

2024年5月15日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛、何祖华及张余共同通讯在Nature在线发表题为“Release of a ubiquitin brake activates OsCERK1-triggered immunity in rice”的研究论文，该研究发现U-box泛素E3连接酶OsCIE1在水稻中起到抑制OsCERK1的分子制动器作用。在稳态过程中，OsCIE1泛素化OsCERK1，降低其激酶活性。在微生物相关分子模式几丁质存在下，活性OsCERK1使OsCIE1磷酸化，阻断其E3连接酶活性，从而释放制动，促进免疫。OsCIE1 U-box内丝氨酸的磷酸化阻止了其与E2泛素偶联酶的相互作用，并作为磷酸化开关。这个磷酸化位点在从植物到动物的E3连接酶中是保守的。该研究确定了一种配体释放的制动器，可以实现动态免疫调节。

量子网络的运行方式与经典网络不同，因为它们的节点可以存储和处理量子信息，并通过共享纠缠态连接起来。纠缠的非局域特性使一系列颠覆性应用成为可能，如量子密码学、分布式量子计算和增强传感。大都市区域内的量子节点可以通过几十公里的光通道进行纠缠，传输损耗适中(例如，在1,550 nm的50公里光纤中，传输损耗为10 dB)。对于纠缠城际节点，需要实现量子中继器协议来克服传输损耗的指数增长。

量子网络的构建块是一对相邻量子节点之间的预示纠缠。这已经在各种物理平台上得到了成功的证明，包括原子系综、单原子、金刚石氮空位中心、俘获离子、稀土掺杂晶体和量子点等等。目前，所实现的预示纠缠的最大物理距离为1.3公里。基于这一进展，最近在实验室规模上建立了三节点量子网络原语，为多用户应用开辟了机会，例如创建三体纠缠格林伯格-霍恩-塞林格(GHZ)状态，两个基本链路之间的纠缠交换和非相邻节点之间的量子比特隐形传态。

下一个挑战是将这些实验室或小规模实验扩展到城域规模。由于量子频率转换(QFC)技术的巨大进步，在高传输损耗波长下工作的平台现在能够以最小的损耗访问光纤网络。这使得在长达几公里的纤维上分布局部光物质纠缠的一系列工作成为可能。然而，两个单原子之间的纠缠是在大约1 min−1的低速率下产生的，两个原子集成之间的纠缠是在两个非独立节点之间产生的，这引起了对它们在大规模和多用户场景下的可扩展性的担忧。

网络布局和实验设置（图源自Nature）

研究人员使用了三个独立的存储节点，每个节点都配备了一个具有电信转换的原子系综量子存储器，以及一个光子服务器，其中单个光子的检测预示着纠缠生成的成功。存储节点最大间距为12.5公里。由于光纤链路和控制激光器，研究人员主动稳定了相位方差，演示了任意两个存储节点之间并发纠缠的产生。内存寿命大于往返通信时间。该研究为多节点量子网络协议的评估和探索提供了城域尺度的测试平台，开启了量子互联网研究的新阶段。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07308-0