目錄

卷首語

量子計算的機遇與挑戰(zhàn)

量子計算是利用量子力學原理進行計算的一種全新計算范式，它采用名為量子比特的數(shù)據(jù)處理單元。不同于傳統(tǒng)計算機的0和1比特，量子比特能夠通過其疊加性質(zhì)同時表示和處理多種狀態(tài)，從而實現(xiàn)高效并行計算。通過量子比特之間的糾纏與干涉，量子計算在特定問題上...

專稿

量子計算機進入復利時代

量子計算機的實際應用在化學領(lǐng)域涌現(xiàn)，有望加速物質(zhì)材料、催化劑和各類藥物的發(fā)展。 在美國科羅拉多州布魯姆菲爾德的這臺量子計算機的核心部分看上去相當熟悉：一塊郵票大小的硅芯片。然而，這臺量子計算機與你的筆記本電腦的相似之處也就到此為止了。前者的...

為什么聯(lián)合國宣布2025年是“量子科學和技術(shù)國際年”？

聽到量子力學這個術(shù)語的時候，你的腦海里一定會泛起一些怪異和反直覺的東西，比如既是波又是粒子的電子，還有既生又死的貓。然而，雖然這些亞原子“靈異”事件確實怪異到幾乎令人難以置信，但要是量子力學并不正確，那么我們的現(xiàn)代社會壓根不會存在。 為紀念...

天文學

五種捕捉引力波的新方法

蓬勃發(fā)展中的天文觀測實驗和技術(shù)正幫助我們發(fā)現(xiàn)難以檢測的時空漣漪。 2015年9月，一次僅持續(xù)了五分之一秒的振動改變了物理學的歷史。這是人類第一次直接探測到引力波——以光速穿越宇宙的一種時空擾動。 天文學家說，這就像獲得了一種新的感官——在2...

物理學

溫室效應的量子起源

二氧化碳強大的吸熱效應可以追溯到其量子結(jié)構(gòu)的一個奇異特性。這一發(fā)現(xiàn)可能比任何計算機模型都能更好地解釋氣候變化。 1896年，瑞典物理學家斯萬特 · 阿累尼烏斯（Svante Arrhenius）意識到二氧化碳會在地球大氣層中積蓄熱...

生命科學

啄木鳥為什么不會遭受腦震蕩？

與廣為流傳的看法相反，啄木鳥頭部并沒有天生的減震器。 當啄木鳥啄落硬質(zhì)樹皮尋找食物，在樹干上挖洞筑巢，制造鼓聲吸引配偶或宣告領(lǐng)地時，它們通常會以每小時20公里的速度用喙撞擊樹木，制造鼓聲時的頻率甚至可以達到每秒30次。這樣的突然減速，至少對...

醫(yī)學與健康

放射性藥物精準攻擊癌癥

腫瘤放射性藥物正開辟腫瘤學新方向，有望實現(xiàn)副作用更少的靶向治療。 那是1896年1 月下旬的一個星期三早晨，美國芝加哥一家小型燈泡廠里，一位名叫羅斯 · 李（Rose Lee）的中年女性接受了當時最前沿的創(chuàng)新醫(yī)療：X射線管被放置在...

抗艾滋領(lǐng)域重大突破：一年兩針，百分百有效

在南非和烏干達進行的一項大規(guī)模臨床試驗表明，一年兩次注射一種新的艾滋病暴露前預防藥物（PrEP）可以讓年輕女性免受艾滋病毒感染。該試驗測試了每六個月注射一次來那卡帕韋（Len LA）是否比另外兩種藥物（均為每日口服片劑）能更好地預防艾滋病毒...

地球科學

海面以下4000多米處正在產(chǎn)生“暗”氧

2013年，一艘船在太平洋的偏遠地區(qū)首次觀測到了一種神秘現(xiàn)象，它太過荒謬，以至于海洋科學家安德魯 · 斯威特曼（Andrew Sweetman）確信是他的監(jiān)測設(shè)備出了故障。 傳感器的讀數(shù)似乎顯示，距離海面4000多米的海底正在生成...

計算科學

量子密碼技術(shù) 引發(fā)全球競逐

中國、印度、歐盟和美國正各自采取不同的策略。 2024年夏天，在科技界翹首以待美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布最新的“后量子”加密（PQC）標準時，研究者也在同時開發(fā)基于量子技術(shù)的加密系統(tǒng)，也就是所謂的量子密鑰分發(fā)（QKD）系統(tǒng)。 ...

考古學

尼安德特人是如何消失的？《科學》有新發(fā)現(xiàn)

2010年，科學家報道了一項重磅發(fā)現(xiàn)：尼安德特人曾與智人，也就是解剖學意義上的現(xiàn)代人類雜交。后來，研究者又揭示了現(xiàn)代人體內(nèi)尼安德特人基因的作用，包括對晝夜節(jié)律、免疫系統(tǒng)功能以及疼痛敏感性的影響。 那么，智人的基因是否也影響了尼安德特人呢？兩...

走近科學

效法自然 超越自然

本文圍繞2019年國家自然科學獎二等獎“碳納米管復合纖維鋰離子電池”展開，該獎項由復旦大學彭慧勝院士領(lǐng)銜的團隊獲得。 根據(jù)中國考古發(fā)現(xiàn)，我們5000多年前就開始使用高分子纖維材料，也就是大家所熟知的蠶絲，這是我們中華民族為人類作出的偉大貢獻...

大家·科技前沿

聚焦超聲：婦產(chǎn)科的“隔山打牛超能力”

說到超聲，可能很多人都比較熟悉，在體檢中我們常常會接觸到。而從應用的角度來看，也許很多人不知道，醫(yī)學超聲可以分為診斷超聲和治療超聲。診斷超聲主要是以高頻低能量形式應用于醫(yī)學領(lǐng)域，以探查和提取人體信息為目的，一般不會在人體組織內(nèi)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的...

今日啟明星

專攻房顫療效，只為眾生心安

姜兆磊 上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院 心胸外科行政副主任 2024年5月，“健康科普進校園，人工智能助醫(yī)療”的義診活動每晚通過網(wǎng)絡視頻報告和網(wǎng)上接診答疑等形式回應廣大網(wǎng)友的問題。該活動由2020級星友、同濟大學電子與信息工程學院副教授齊鵬...

心源性猝死的防治和急救小常識

心源性猝死（SCD），這個聽起來非常嚴肅的詞匯，實際上與我們每個人的生活息息相關(guān)。據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計，我國人群心源性猝死的年發(fā)生率為41.84/10萬，以我國13億人口估算，每年有54.4萬人死于心源性猝死， 相當于每分鐘就有1人猝死。因此，了解如...

科學學探索

劉昌勝：高度重視科學學研究，加速科技成果向新質(zhì)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化

大力培育新質(zhì)生產(chǎn)力，必須牢牢抓住科技創(chuàng)新“牛鼻子”。在前沿科技領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)的力量日益凸顯，發(fā)揮著越來越重要的作用，許多突破性的創(chuàng)新成果都誕生于此。過去，高校是創(chuàng)新的引領(lǐng)者，但現(xiàn)在，高校想繼續(xù)擔當引領(lǐng)者，正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。 中國...

科技傳播智見

打通科普與科技創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展的堵點

科技是國家強盛之基，創(chuàng)新是民族進步之魂。當今時代，科普與科技創(chuàng)新前所未有地緊密結(jié)合，習近平總書記關(guān)于“科技創(chuàng)新、科學普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置”“科學普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作”等重要論斷充分...

科學家訪談

微生物、情緒和心理健康之間的聯(lián)系

最新研究顯示，若要維持健康的大腦，我們應該照顧好我們的腸道微生物群系。 目前，實現(xiàn)這個目標的最佳方法不是通過藥片和營養(yǎng)補劑，而是攝取更好的食物。 科學家越來越清楚地認識到，我們腸道中的無數(shù)微生物幫助我們消化食物，吸收和生成必要的營養(yǎng)物質(zhì)，也...

科學評論

世界上最成功的實驗室用了怎樣的策略？

英國劍橋大學分子生物學實驗室（LMB）培養(yǎng)出十幾位諾貝爾獎得主，并給生物醫(yī)學領(lǐng)域帶來突破性進展。它是如何做到的？有人研究并發(fā)現(xiàn)了其中緣由。 英國劍橋大學醫(yī)學研究理事會（MRC）分子生物學實驗室（LMB）成立于1940年代末，目前有約700名...

科學史

科壇巨星映耀壯美申城

1843年11月17日，上海正式開埠，隨后迅速發(fā)展成為頗具全球影響力的國際化大都市。人杰地靈的壯美上海已孕育出五位諾貝爾獎、泰勒獎和圖靈獎得主，他們分別是李政道、埃德蒙 · 費希爾、高錕、張德慈、姚期智。熠熠生輝的科壇巨星們攀登上...

微科幻

穿針引線

作者在小說里提出一種“刺繡隱喻”，多重宇宙中的兩個宇宙（或者是平行宇宙？）就像被一層布料隔開。從布料的一邊只能看到刺繡出的圖案和密密麻麻的孔眼，無法知道眼前的圖案是怎么來的；而布料的另一邊，就是無數(shù)凌亂纏結(jié)的線頭。經(jīng)由那些線頭和孔眼（時空穿...

科學人物

李政道（1926—2024）

李政道和楊振寧因提出弱相互作用中宇稱不守恒定律，而共同榮獲諾貝爾物理學獎。這一發(fā)現(xiàn)與科學家的普遍認知相悖，也改變了世人對對稱性的認識。 李政道和楊振寧因推翻了被視為自然基本法則之一的宇稱守恒定律，共同榮獲1957年諾貝爾物理學獎。當?shù)貢r間2...