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磁场指南:恒星形成过程中向磁性超临界状态的早期过渡

2022-05-30

科学中国人·下旬刊 2022年7期
关键词:降雨量等离子体比特

《自然》封面:星际磁场的结构叠加在金牛座分子云上,这是利用欧洲空间局的普朗克(Planck)和赫歇尔(Herschel)太空望远镜的公开数据绘制而成。《自然》杂志第7891期封面文章报道了对金牛座分子云磁场的观测结果。在恒星形成过程中,星际磁场会耗散,分子云也会在自身引力下坍缩,最终导致恒星的形成。然而,星际磁场的强度一直难以测量。研究团队确定了这一磁场在名为冷中性介质的区域以及分子包层和致密核内拥有一种有序结构,表明分子云开始坍缩的时间比一般认为的更早。

降雨和减产

《自然》封面:德国东弗里斯兰地区下暴雨。《自然》杂志第7892期封面文章报道了降雨天数和极端日降雨量的上升会导致经济增长率下降。通常情况下,评估气候变化造成的经济影响不包括日降雨量。文章通过评估降雨在多个时间尺度上的分布及其对不同部门的影响,揭示了气候条件影响经济的渠道。研究团队分析了过去40年里,世界上1554个地区的次国家级地方经济产出。他们还发现,高收入国家和服务及制造业受日降雨量的影响最大。因此,文章结论认为气候变化造成的极端降雨将不利于全球经济发展。

硅基量子计算平台达到高保真度

《自然》封面:硅量子计算机的艺术组成部分——自旋量子比特;两个红色球体为原子核,周围是一个相关电子(椭圆形)的波函数;4个“叶片”代表了量子比特之间的纠缠。《自然》杂志第7893期封面文章报道了使用多量子比特纠缠的硅基量子计算平台。3篇论文分别描述了需要在硅中注入原子的平台、使用量子点中电子的两个平台。这3个平台都达到了99%以上的保真度,说明每100次操作的错誤次数少于1次。这是量子纠错的关键突破,或证明基于硅量子比特的量子计算机是可行的,从而有望充分利用已经成熟的芯片制造技术。

在惯性聚变中实现燃烧等离子体状态

《自然》封面:研究团队用来创建燃烧等离子体的一个靶(中央圆窗可见氘氚燃料靶丸)。《自然》杂志第7894期封面文章报道了将聚变反应作为维持等离子体主要热量来源的“燃烧等离子体”方案。使用核聚变进行自持产能的一个关键条件是发生聚变的等离子体能够受到聚变反应本身的加热。来自美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室国家点火装置的科学家使用192束激光产生了氘氚等离子体。通过优化实验设置,成功创造出能使等离子体实现自热的条件,这是使核聚变成为一种可行能源的关键步骤。

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