2013年10月《自然》杂志内容精选

能防微波辐射的绝缘体

可调介电材料是复杂微波线路的宝贵构成部分，但这种材料由于它们结构中的内在缺陷在微波频率工作时往往会产生损失。Che-Hui Lee及同事选择了一组已知损失极低的介电材料，现在他们介绍了这些材料何以能够被工程处理以提高其可调性并获得能够与所有已知可调微波介电材料相媲美的性能水平。

能量子相互作用的实现及磁量子约束态的观察

本期Nature上发表的两篇论文显示，能量子在非常不同的物理系统中的传播会表现出相同的、异常的动态，其中受约束的“量子对”会变成居主导地位。Ofer Firstenberg 等人实现了单个光子（即光量子，它们通常不发生相互作用）之间的相干相互作用。他们是采用一种量子非线性介质做到这一点，在其中单个光子相配成对，作为巨大粒子以强相互吸引力来运动。这一方法的潜在应用包括全光开关、确定性光量子逻辑以及光的强相关态的生成。

第二篇论文是关于磁量子（在磁体中携带能量的量子）的。80多年前，Hans Bethe预测到了基本自旋波（磁量子）的约束态在一维量子磁体中的存在。此前该现象的实验观察一直难以实现，但现在Takeshi Fukuhara等人在由一个光晶格中的超冷玻色原子构成的一个体系中观察到了两个磁量子的约束态。这些结果为研究量子磁体的基本性质提供了一个新途径。在配发的一篇News and Views文章中，Sougato Bose在量子多体动态的统一背景下对这两个独立的发现进行了分析。

通过测量来稳定量子系统

一个量子态（如一个粒子处在两个能级之间的超级位置）在与环境接触时会很快回到经典态。为了避免这种“去相干”，大部分努力通常都是将量子装置与其周围环境解耦。但也有另一种办法。

Kater Murch等人发现，量子相干性能通过对环境波动的连续、准确监测来保持。他们研究了这样一个量子位：它由嵌入在一个微波腔中的一个超导装置组成，后者的波动可能会造成“去相干”。准确测量这种波动的相位或振幅的动作被发现会引导该量子位的状态沿随机轨迹变化，后者在性质上纯粹是量子性的。这项工作为在从生物系统到量子计算机的复杂环境中对量子系统进行操纵提出了一种新的控制方式，它利用的是通过测量所产生的远距离动作。

由“磁星”提供能量的超明亮超新星

对最近发现的两个变暗速度慢、超明亮的超新星（被命名为PTF12dam和PS1-11ap）所做的观测，显示了相对较快的上升时间（rise time）和蓝颜色，这与“对不稳定性”（pair-instability）机制是不一致的，到目前为止被认为是对超明亮事件的最好解释。

作者提出一个模型，在其中来自这些能量相当大的超新星的碎片是由磁性中子星或“磁星”提供能量的。

最遥远的成星星系得到证实

“哈勃太空望远镜”的数据产生了所观测到的红移值在“大爆炸”之后不到10亿年的星系的数以百计的候选星系，但迄今为止人们只证实了它们当中少数几个（与我们）的距离。利用Keck I望远镜上最新投入使用的MOSFIRE摄谱仪，Steven Finkelstein及同事探测到了一个具有可被证实处在红移值为7.51处的一条发射线的星系，这使它处在“大爆炸”之后7亿年的一个时期，也使其成为通过光谱方式证实的最遥远的星系。该星系的颜色与其金属含量较大相一致，它的成星速度之快令人吃惊，每年大约形成相当于330个太阳质量的恒星，比在“银河系”中看到的速度大100倍。作者提出，早期宇宙中这种具有强烈成星活动的地点可能要比以前所预计的多很多。