國內外最新科技創新與發現

◎ 本刊綜合報道

海草有助于對抗海洋塑料污染

近日，一項研究指出水下海草場可以捕獲、提取海洋塑料廢棄物，并將其帶到岸邊，從而幫助清除海洋里的塑料垃圾。相關論文刊登于《科學報告》。為了評估海草在捕獲和清除海洋塑料中的作用，西班牙巴塞羅那大學的Anna Sanchez-Vidal和同事，對2018年至2019年在西班牙馬略卡島4個海灘的海草垃圾中收集的塑料廢棄物進行了測量。馬略卡島有大面積的海草場，同時近岸處有大量塑料。在42個松散的海草葉樣本中，其中50%發現了塑料廢棄物；在198個海草纖維球中，17%的海草纖維球上纏繞著塑料廢棄物。研究人員表示，在每公斤散葉和海草纖維球中發現的塑料制品最多分別達613個和1470個。利用這一數據以及對地中海海草纖維產量的估計，Sanchez-Vidal等人認為，地中海海草場的海草纖維球每年或能捕獲多達8.67億個塑料制品，不過，能被帶到岸邊的塑料制品數量以及沖上岸的塑料制品命運尚不知曉。

加拿大、荷蘭啟動量子網絡開發項目

近日，加拿大Xanadu公司宣布與MaRS公 司、創新顛覆實驗室合作創建首個加拿大量子網絡（CQN）。此量子網絡將從以上述3家機構為節點開始，為合作伙伴組織提供一個量子測試平臺，以訪問和開發量子密碼、量子通信和量子計算領域的新應用，預計將于2021年投入使用。CQN的長期愿景是構建加拿大全國量子互聯網，潛在應用包括量子安全通信、量子傳感和分布式量子計算，加強選舉、金融交易、政府、執法部門和軍方的信息系統安全性。之前，荷蘭量子技術公司QuTech宣布與電信公司KPN、荷蘭信息通信技術研發組織SURF和OPNT公司合作，共同構建連接荷蘭蘭德塔德城市群的第一個量子網絡，通過量子網絡連接相距甚遠的量子處理器，進而利用高速光纖連接構建第一個全功能量子網絡。量子通信網絡預計將隨著時間的推移向全球量子網絡發展，實現安全通信、位置驗證、時鐘同步、遠程量子計算等應用。

無人機搭建移動量子光學中繼鏈路

近日，南京大學中科院院士祝世寧團隊在一項實驗中，在兩架相距200米的重約35千克的無人機之間構建了一個小型的移動量子光學中繼鏈路，實現了相距1公里的兩個地面站之間的糾纏分發。這一成果近日發表于物理學旗艦刊物《物理評論快報》。一年前，該團隊嘗試由一架無人機中在空中分別向兩個便攜式地面站發送光子，并首次成功實現基于無人機的糾纏光子分發，成果發表于我國的國際學術刊物《國家科學評論》。在此次實驗中，研究團隊添加了第二架無人機，作為第一架無人機和地面站之間的中繼站。此次論文的通訊作者之一謝臻達教授介紹，將光學中繼的節點放到飛行狀態的小型無人機上，在數千克的載荷限制內實現單光子的高精度跟瞄接收和重新發射，猶如百步穿楊。值得欣喜的是，實驗成功了。謝臻達表示，今后可以嘗試在多臺無人機之間通過中繼交換量子信息，將信息傳得更遠，散得更廣。無人機之間的量子傳輸不受固定的光纖傳輸的影響，沒有介質損耗，而且組網靈活，例如在應急、急救場景的量子通信中，可以臨時組網、多次組網，也可以覆蓋行駛中的車輛，還可以鏈接到衛星和光纖系統實現全球量子組網。

熱帶雨林或將成碳源

近日，一項新研究發表于《科學進展》。在接下來的幾十年里，氣溫上升可能導致包括雨林在內的陸地生態系統變成釋放碳的碳源。生態系統作為碳匯的作用程度取決于溫度。這是因為生物需要一個最佳溫度范圍，其間它們可以正常活動。美國北亞利桑那大學的Katharyn Duffy和同事為植物構建了一個溫度依賴曲線，這一模型預測了地球上所有陸地植被對溫度變化的反應。該模型利用FLUXNET的數據建立，后者是一個監測生態系統碳交換的全球氣象傳感器網絡。對植物來說，溫度升高可能導致光合作用速率降低。考慮到植物也會釋放二氧化碳，因此生態系統有可能逐漸從溫室氣體的凈儲存者轉變為凈排放者。研究結果表明，這些陸地系統轉化為碳源的臨界點可能在20至30年內到來。英國利茲大學的David Galbraith對這項研究表示歡迎。“這是一個非常有用的貢獻，有助于我們對未來做出更精確的預測。”他說。

印尼發現最古老動物壁畫

世界最古老的動物壁畫很可能在印尼，而且和豬有關。近日，《科學進展》發布了這項考古發現：在印尼蘇拉威西島南部的洞穴里，來自澳大利亞格里菲斯大學的研究者發現了3頭豬的壁畫以及幾只手的模具，其歷史可追溯至45000年前。這篇論文的通訊作者亞當?布魯姆是格里菲斯大學的考古學者，2017年，他帶領團隊發現了關于3頭豬的壁畫遺跡——當地人甚至都對這些洞穴里的“寶藏”一無所知。這一發現也讓布魯姆和同事非常震驚，因為這是整個地區已知保存最完整的具象動物畫之一。壁畫上的3頭豬中每一頭都長1米多，由紅色顏料繪制而成。經鑒定可能是蘇拉威西島疣豬，這種短腿野豬為該地特有，獨特的面部疣也是該物種的一大特色。布魯姆等人發現，從新發現的壁畫上收集的礦物至少有45500年的歷史。這意味著最早的現代洞穴藝術并非產生于冰河世紀的歐洲，而起源于更早的時代。

同濟大學研究團隊揭示心跳“中樞”的調控網絡和標志物

近日，同濟大學陳義漢院士、薛志剛教授合作研究，借助起搏細胞分離技術、單細胞轉錄組測序和分析技術、細胞影像學技術、基因修飾技術、細胞誘導分化技術和系列電生理學技術，從單細胞分辨率水平解析出了竇房結起搏細胞的核心基因調控網絡，同時發現了竇房結起搏細胞的潛在重要前景的生物標志物。研究成果在線發表于最新一期國際權威雜志《自然-通訊》上。研究團隊揭示了從鼠到兔到猴三個物種的竇房結起搏細胞的集群類型和分子體系。他們通過信息學技術和功能驗證，初步證明了不同物種的竇房結起搏細胞均包含一個控制心臟跳動的“主導集群”。而且他們發現這些集群的細胞分散于竇房結的不同區域，這種分布特征可能有利于心跳的穩態維持。他們鑒定出了控制心臟跳動的核心基因調控網絡。他們還發現了竇房結起搏細胞的生物標志物，他們提示Vsnl1可能是一個可用于鑒定起搏細胞和探索心律失常的生物標志物。