日，美国《科学》杂志在线发布了一则轰动科学界的新闻：由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。薛其坤和他的团队到底这个量子反常霍尔效应有多么神奇，引得众人围观并获得如此称赞，这还要从19世纪末说起。霍尔效应与诺贝尔物理学奖1879年美国物理学家霍尔发现如果对通电的导体加上垂直于电流方向的磁场，电子的运动轨迹将产生偏转，这个电磁现象被称为“霍尔效应”。霍尔效应是针对电子级别的一种微观粒子的物理现象，但值得注意的是，在当时，电子并没有被科学家发现。1980年德国科学家冯·克利青发现整数量子霍尔效应，获得1985年诺贝尔物理学奖。1982年美国科学家崔琦和施特默发现分数量子霍尔效应，获得1998年获得诺贝尔物理学奖。生活中的量子霍尔效应量子霍尔效应不仅仅是高大上的理论，它跟我们的生活息息相关，尤其是现如今，各种各样五花八门的电器已经完全占据了我们的生活，手机、电脑、电视，无所不在。我们在使用这些电器的时候，机身会发热，这是最平常不过的现象，台式机的主机之所以做得那么大就是为了散热，不仅如此，还要在里面专门加一个散热的风扇。霍尔效应这不仅是能量损耗，更会影响电器的使用，使得电器运行速度变慢，耗能变多。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道，相互碰撞从而发生能量损耗。量子霍尔效应则可以“驯服”这些电子。薛其坤院士外号“7-11”为什么是薛其坤院士？这并不是像苹果从树上坠落砸中牛顿脑袋那么简单的事情。现在科学每一小步进展，都包含了科研人员无数的汗水和脑细胞。薛其坤团队经过近4年的研究，生长测量了1000多个样品。最终，他们利用分子束外延方法，生长出了高质量的Cr掺杂（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。熬夜加班是家常便饭，突然有一天，正常下班大家才会觉得奇怪。薛其坤院士在清华大学，薛其坤院士有一个乍听起来怪异的外号“7-11”——他早上7点就扎进实验室，一直干到晚上11点。这样的作息时间，薛其坤坚持了20年。毛主席说，做一件好事不难，难的是做一辈子好事。加一天班也不难，难的是加20年。然而，薛其坤院士做到了，中国做到了。不管将来薛其坤院士是否能够摘取诺贝尔物理学奖的桂冠，他都将成为我们的自豪和骄傲。编辑：张莉明本作品为科普中国原创，转载时务请注明出处。欢迎关注、转发与分享。合作、投稿事宜请联系如果您喜欢小编为您精心准备的内容请扫描下方的二维码您的支持是我们科普传播工作的动力！期待您的关注！微信号：kjcxlcb点击下方浏览“科普中国-科技创新里程碑”官网，查看更多文章。↓↓↓　
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量子纠缠证实了！《三体》智子有戏
03:20| 发布者: | 查看: 438| 评论: 0
在一个具有里程碑意义的研究中，荷兰代尔夫特理工大学的科学家发现，他们的实验可以证明量子力学最根本的理论之一：远隔很远距离的物体可以瞬间互相作用。
这一发现是对古典物理称为&定域性定律&（locality）的基本原则又一打击，其定律指出，一个物体只能被它周围的环境直接影响。
代尔夫特大学的研究，周三在《自然》杂志上公布，进一步证实了一个爱因斯坦曾经公开拒绝的想法。他说，量子论必须承认&幽灵般的远程效应&，他也拒绝接受&宇宙可以表现得如此奇怪，如此明显地随机&这一概念。
互相分离的粒子可以被完全&纠缠&，其结果是，无论两个粒子之间的距离是多少，测量一个粒子几乎同时会影响到另一个。爱因斯坦对这一说法更是嗤之以鼻。
爱因斯坦对量子理论引入的不确定性不以为然，他认为量子理论具有上帝玩骰子的暗示。
但自20世纪70年代起，物理学家一系列精确的实验正在不断地消除疑虑&&一些被称为漏洞的另类解释&&即使相隔整个宇宙，两个已经纠缠的粒子可以立刻互动。
由荷兰大学的科维理纳米科学研究所，物理学家罗纳德&汉森领导，以及来自西班牙和英国的科学家加盟进行的新实验为量子力学以下理论提供了最有力的证明：由亚原子粒子纤维构成的奇怪世界的确存在，其中的物质在没有被观察之前，不具有任何形式，并且，时间不但向前行进也向后行进。
物理学家约翰&斯图尔特&贝尔1964年首先设计一个实验作为证明&&幽灵般的远程效应&真实存在&的一种方法，因此，研究人员把他们的实验称为&没有漏洞的贝尔测试&。
&自上世纪70年代，这些测试就已经完成，但总是需要额外的假设，&汉森博士说，&但现在我们已经证实了幽灵般的远程效应的确存在。&
根据这些科学家的论断，他们现在已经排除了所有可能的所谓隐变量，那些根据经，物理定律，可能解释远距离纠缠的隐变量。
代尔夫特研究人员能够把相距1.3公里（比一英里略少）的两个电子纠缠起来，然后在它们之间传递信息。
物理学家使用&缠结&一词表明他们使用某些方法来生成成对的粒子，其结果是它们彼此之间不独立。科学家们把两颗钻石分别放在代尔夫特理工大学校园内的两侧，距离1.3公里。
每块儿钻石含有一个可以俘获单个电子的微小空间，此空间具有一种称为&自旋&的磁性，然后用微波和激光能的脉冲来纠缠，并测量电子的&自旋&。
校园的两侧设有探测器，两个电子之间的距离确保做测量的同时，信息无法以传统的方式交换。
&我想这是一个设计完美、巧妙的实验，将有助于推进整个领域，&麻省理工学院物理学家大卫&凯泽说，他没有参与这项研究
。然而，凯泽博士，和另一组物理学家正准备明年进行一个更加雄心勃勃的实验，不久将截取和测量宇宙最边缘的光。他还说，他认为荷兰实验并没有解答所有的疑问。
测试发生在一个令人费解的和独特的领域。根据量子力学，直到粒子被测量或以某种方式观察到它们的时候才具有可以验证的属性。直到这时，它们可以同时出现在两个或更多的地方。但是，一旦测得，它们塌陷成一个更经典的现实，只有一个位置。
事实上，这个实验不仅仅证实了量子力学反常识的理论，也是朝着所谓的&量子互联网&的实际应用前进了一步。目前，面对功率强大的计算机建构在大数因子分解能力基础上的加密技术和另一些有关策略所具有挑战性，互联网的安全性和电子商务的基础设施很令人头疼。
像汉森一样的研究人员设想一个由链状纠缠粒子环绕整个地球而形成的量子通信网络。这种网络能够安全地共享加密密码，并且绝对能够监测到窃听的企图。
对于一些物理学家，尽管新的实验声称&无漏洞&，事情还没有完全结束。
&这项实验已经很漂亮地堵住了三大漏洞中的两个，但三分之二是不是三分之三，&凯泽说，&我十分相信，量子力学是大自然的正确描述。但是，坦率地说，我们还不到使用最强烈的语气说话的地步。您现在的位置：&&>&&>&&>&正文
来源：生物360
关键词：蛋白质组学
两个独立研究小组绘制了人体组织和细胞系质谱分析图谱，公布了近乎完整的人类蛋白质组草图。
日前，两个国际小组均在《自然》杂志上公布了人类蛋白质组第一张草图，这些在大部分非患病人体组织和器官中表达的精选蛋白，为更好的理解疾病状态下发生的机体变化，奠定了坚实的基础。这两项最新研究揭示了人类基因组的更多复杂性，并从之前认为属于非编码区域的基因组中发现了新蛋白。
波士顿儿童医院蛋白质组学主任Hanno Steen（未参与这项研究）表示：“虽然之前其它一些大型蛋白质组数据集也收集了接近上万个蛋白数据，但是这两项成果确实是真正的突破性成果，全面覆盖了超过80％的人类预期蛋白质组，其中还有一些之前未曾被发现的蛋白。这些成果清楚地表明，想要达到这样的蛋白覆盖率深度，就需要探索许多不同的组织类型。”
在第一篇文章中，来自约翰霍普金斯大学的蛋白质组研究员Akhilesh Pandey，与来自印度研究所等处的研究人员合作，分析了30种不同的组织类型，编撰了由84％所有预期编码蛋白的人体基因翻译得到的蛋白。
这项研究识别出17， 294个蛋白编码基因，并通过表达分析证明了组织和细胞特异性蛋白的存在，并且研究人员还通过从注解的假基因、和未翻译的区域识别翻译的蛋白，表明了“蛋白基因组”分析的重要性。
研究人员在线公布了这些人类蛋白质组图谱发现，相关数据将很快可以通过美国生物技术信息数据中心（the National Center for Biotechnology Information database）查询得到，Pandey说。
同时另外一篇文章中，来自德国研究人员慕尼黑工业大学的Bernhard Küster等人创新性的推出了一个搜索性公共数据库：ProteomicsDB，这一数据库公布了18， 097个基因获得的蛋白，占目前预计人类蛋白总数（19， 629）的92％。这种数据能用于识别数百个翻译的lincRNAs，对药物敏感的标记，以及用于发现mRNA和组织中的蛋白水平之间的定量关系等。
这两个研究组都利用了质谱方法分析人类组织，Pandey研究组分析的是全新的数据，针对了多种不同健康人体组织的数据，其中包括七种胎儿组织和六种血细胞类型。
而Küster研究组则采用了稍微有些不同的方法，他们汇集了已有质谱分析数据，以及同事的一些成功，这些大约占据ProteomicsDB数据的60％。为了填补这些数据间的空白区域，Küster实验室构建了自己的质谱数据，分析了60个人类组织体液，13个体液，以及147个的癌细胞系。Küster表示，他们只挑选了高分辨率的公共数据，这些数据具有严格的计算过程，高质量控制标准。
“这两项研究可以互补”，加拿大多伦多Lunenfeld-Tanenbaum研究院的 Anne-Claude Gingras（未参与该项研究）评价道，“前者霍普金斯大学的研究真正发现了之前蛋白质组学的缺陷所在，从单一来源进行了人体蛋白质的研究，有助于通过他们的数据进行简单比对”，而后者ProteomeDB的研究，则将新内容与原有蛋白质组数据联系在了一起，正如Küster所说，就是发展和完善原有数据库，进一步从蛋白研究中汇集更多资源。
此外Küster实验室通过比较每个蛋白与mRNA水平的比例，发现翻译比例对于每种mRNA转录来说是一个恒定特征。“这是一个令人惊讶的发现，具有重要意义”Gingras说。
Steen表示赞同，“如果这个观点正确的话，那么将会给原有的法则提出新的内容。之前研究人员发现转录组合蛋白质组数据好似一个硬币的两面，”他说，“但这一分析又进一步表明，至少在稳定状态下，一旦一对mRNA/蛋白比例被计算出来，那么蛋白水平就能从特定的mRNA水平中估算出来。”
这两项研究提出的证据表明之前被认为不能翻译的DNA区域其实能进行翻译，这其中包括Küster 研究组发现的400多个基因间s（lincRNAs），以及Pandey研究组发现的193个新蛋白。但是这些新发现的蛋白质的生物学意义还不清楚。
“目前的基因组注释主要基于计算运算法则，”约翰霍普金斯大学研究员，人类蛋白质组图谱作者之一Min-Sik Kim说，“这些预测可能并不完全准确，这就是为什么需要直接分析蛋白的原因。”
Pandey研究组目前正在分析进一步分析胎儿蛋白质组，以及将蛋白质翻译后修饰数据添加到数据库中。这一研究组还希望能深入探索人脑器官，这一部分是目前公布的蛋白质组图谱中不包含的部分。
“我们一般认为，信息的传递是从基因组到转录组，再到蛋白质组。这些最新研究却表明，这其实是一个双向的途径――蛋白质组也可以用于注释基因组。其重要性在于利用这些数据集，我们能进一步注释基因组，改进预测转录和翻译的运算法则”，Steen说，“领域将从蛋白质组学数据中获益良多。”（）
(责任编辑：yixin.zhang)
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