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《物理评论A》

幺正量子门受控哈密顿方法具有鲁棒性

近日，爱尔兰都柏林大学学院的Steve Campbell与土耳其伊斯坦布尔花园城市大学的Baris Cakmak验证了幺正量子门受控哈密顿方法的鲁棒性。相关研究8月25日发表于《物理评论A》。

该研究团队研究了采用反绝热驱动、Floquet工程和逆向工程这3种源于量子控制方法的方式实现量子门的有效性和弹性。研究人员从门失真度、基于能量成本的相关资源开销、对计时误差的敏感性以及环境噪声下的退化等方面批判性地分析了其性能。尽管所采取的动态路径存在显著差异，但研究人员发现在实现目标门的效率和资源开销方面，3种方法的行为大致一致。

此外，研究人员确定控制场的函数形式在确定门操作的保真度方面起关键作用。这项研究结果被单量子比特门，特别是Hadamard门所证实，研究人员还讨论了扩展到N量子比特操作的可行性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.022423

《细胞》

钾选择性通道视紫红质离子选择性的结构基础获揭示

日本东京大学Hideaki E. Kato和美国斯坦福大学Karl Deisseroth研究发现了钾选择性通道视紫红质离子选择性的结构基础。相关研究成果8月30日在线发表于《细胞》。

据介绍，KCR通道视紫红质，即K⁺选择性光门控离子通道作为潜在的抑制性光遗传学工具受到了关注，但它们的K⁺选择性是如何实现的目前还不清楚。

研究人员展示了HcKCR1和HcKCR2的2.5~2.7冷冻电镜结构，以及具有增强K⁺选择性引导突变体的结构。结构、电生理、计算、光谱和生化分析揭示了K⁺选择性的独特机制，它不是形成典型K⁺通道的对称过滤器，实现选择性和脱水，而是在每个单体内的3个细胞外前庭残基形成一个灵活的不对称选择性门，且一个独特的脱水途径延伸到细胞内。结构比较揭示了诱导视网膜旋转的视网膜结合口袋，解释了HcKCR1/HcKCR2光谱差异，并且设计具有增加的K⁺选择性的相应KCR变体（KALI-1/KALI-2），为体外和体内的光遗传学抑制提供了关键优势。

因此，离子通道K⁺选择性机制的发现为下一代光遗传学提供了框架。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.08.009