通过计算工具从参考数据库中检索进化相关的序列(HO-MOLOGS)已经实现了许多生物学的进步(1-4)。在基于序列的蛋白质同源性范式上构建这些工具(5,6),通过搜索类似的氨基酸性序列来检测数百万到数十亿参考条目中输入查询的同源物。在数十年中,同源性搜索对于推断蛋白质特性至关重要(7-9),例如二级结构预测(10),检测蛋白质残基对之间的直接耦合(11)和第三纪结构预测,长期以来对生物学的巨大挑战(12)。特定的远程同源物已被证明是对当代深度学习方法(如Alphafold2等)(13 - 15)(13-15)的输入,以预测准确的结构(16-18)。要检索远程同源物,需要在数据库中查询和参考序列之间检测对成对的相似性的敏感工具。从理论上讲,可以通过应用基于动态编程的,间隙的史密斯 - 水手-GotoH算法(19,20)来找到高灵敏度,以在每个查询参考对准时找到最佳路径(对准)(21)。但是,参考序列数据库的不断增长的大小(17)使这种详尽的方法不切实际。结果,基于启发式的方法,例如BLAST(1),PSI-BLAST(22),MMSEQS2(4)和DIAMOND(3),在执行计算价格昂贵的间隙计算之前,融合了预滤波技术,以修剪大多数不同的序列。这通常是通过采用种子和扩展策略来完成的,其中简短的k-mer单词(“种子”)被索引和匹配,然后将其扩展到间隙比对。敏感的对准器(2)和hhblits(23)都采用了简化的动态编程方法,该方法在序列对之间的对齐矩阵的所有无间隙路径(严格的对角线)中得分,以找到最高得分的未射程匹配。与基于k的方法不同,是较低的比对的较低结合的近似值,无间隙对准会导致所有对以计算效率为代价的分数。探索了几种方法以达到更高的执行速度,无论启发式如何,例如中央处理单元
我们研究了在一系列实验相关几何中通过 Kitaev 量子自旋液体 (QSL) 屏障隧穿的光谱特征。我们结合了弹性和非弹性隧穿过程的贡献,发现在流动自旋子模式下的自旋翻转散射会导致隧穿电导谱的间隙贡献。我们讨论了在将候选材料 α -RuCl 3 驱动到 QSL 相时产生的磁场中出现的光谱变化,并提出了横向 1D 隧道结作为此范围内的可行设置。特征自旋间隙是分数化 QSL 激发的明确特征,可将其与磁振子或声子区分开来。我们讨论了将我们的结果推广到具有间隙和无间隙自旋相关器的各种 QSL。
位移铁电体中序参量的集体振幅模式称为铁素体,表示长程有序极化的振幅波动。在远低于相变温度 T c 的温度下,铁素体激发的能量在长波长极限内明显间隙。当接近 T c 时,该间隙急剧软化为最小值或无间隙值,从而对热性能产生重大贡献。在此背景下,我们通过结合位移铁电体的微观自洽相变理论来探索铁素体在热容量和热传输中的作用,而不是传统的将热性能仅归因于声学声子的方法。以铁电体 PbTiO 3 为例,我们表明,相变附近铁素体的软化对于准确捕捉热性能的实验温度和电场依赖性至关重要。
摘要:在Weyl Semimetals的磁催化场景的背景下,提出了一种在极高磁场处进行手性对称性恢复的新机制。与以前的提案相反,我们在这里表明,在非常大的磁场上,轴突场的横向速度,手性冷凝物的相模式⟨⟨⟨ψ电话,有效地变为一维及其波动破坏了该费米式冷凝物的可能的非零值。我们还表明,尽管有U(1)手性对称性未在极大的磁场上破裂,但系统的光谱由定义明确的无间隙波式激发,连接到轴轴模式,以及相关的绝缘纤毛液体与U(1)手性渗透性相关的纤毛液体。当该理论补充了动态电磁场的包含时,手性对称性再次被打破,并且可以恢复磁性催化的常规情况。
参考基因组是比较个人基因组以推断临床变异的基线标准。广泛使用的参考基因组 GRCh38 包含间隙和未解析的碱基,尤其是在复杂区域,这可能会影响变异的发现。相比之下,无间隙端粒到端粒 CHM13 (T2T-CHM13) 参考基因组可用于评估基因组的困难区域。光学基因组图谱 (OGM) 是一种用于结构变异识别的成像技术,与传统细胞遗传学方法相比,其分辨率有所提高。我们的研究展示了 T2T-CHM13 参考基因组在复杂区域中增强结构变异 (SV) 检测的实用性。我们通过两个临床病例说明了这一点,其中与 T2T-CHM13 的改进比对导致关键 SV 的置信度得分显著提高。我们展示了更新后的 T2T-CHM13 参考的临床诊断结果有所改善,并提倡采用它。
自2000年最初发行以来,人类参考基因组就可以对人分子生物学有重要的见解,但仅通过覆盖染色体的编码重型区域而保持不完整(国际人类基因组测序联盟,2001年)。现在,随着高度准确的长阅读测序的出现,端粒到tepelomere(T2T)联盟终于使用HIFI测序获得了完整的参考基因组,以生成无间隙组件,以全长所有染色体的长度,包括所有染色体(Nurk等,2022)(包括Y Chromosome,包括Y Chromosome(包括Rhie et al Rhie et al,20223)。这个历史性的里程碑标志着研究人类健康的转折点,因为鉴定疾病遗传驱动因素和潜在治疗靶标方面的所有进展取决于参考基因组的强度。具有非凡的准确性和HIFI测序提供的读取长度,这种新的参考基因组的质量确保了这些发现的卓越。
在某些特殊情况下,例如在黑洞附近或在统一加速的框架中,真空闪光似乎产生了有限的温度环境。目前没有实验性确认的这种效果可以解释为在未观察到的区域中追踪真空模式后,可以解释为量子纠缠的表现。在这项工作中,我们确定了一类实验可访问的量子系统,其中热密度矩阵从真空纠缠中出现。我们表明,在晶格上或连续体上,嵌入了D维间dirac fermion真空中嵌入的低维子系统的密度矩阵降低,相对于低维迪拉克汉密尔顿的较低维度。引人注目的是,我们表明真空纠缠甚至可以共同使在零温度下的间隙系统的子系统显示为热无间隙系统。我们在冷原子量子模拟器中提出了混凝土实验,以观察真空 - 键入诱导的热状态。
Valleytronics的新兴领域利用了电子自由度,类似于电子和自旋设备如何利用电子自由度的电荷和自旋程度。Valleytronic设备的工程通常取决于山谷和其他自由度之间的耦合,例如旋转,从而产生了山谷旋转,其中外部磁场操纵了存储在谷地中的信息。在这里,提出了一个山谷无间隙的半导体作为潜在的电气控制的valleytronic平台,因为山谷的自由度与载体类型(即电子和孔)耦合。山谷自由度可以通过通过设备门电压调整载体类型来电气控制。我们演示了通过使用Haldane和改良的Haldane模型在蜂窝晶格中实现山谷无间隙的半导体的建议。在全电动控制的山谷滤波器设备设置中,进一步研究了系统的山谷载波耦合的运输属性。我们的工作突出了山谷无间隙半导体对Valleytronic设备的重要性。
摘要:在凝结物质系统中拓扑非平凡状态的探索以及它们的新运输特性,具有显着的研究兴趣。本评论旨在从量子厅绝缘子的初步提案开始,对代表性拓扑阶段进行全面概述。我们从简洁的介绍开始,然后对第一阶拓扑量子阶段进行详细检查,包括间隙和无间隙系统,涵盖了相关材料和实验中相关现象。随后,我们深入研究了异国高阶拓扑量子相的领域,研究了理论命题和实验发现。此外,我们讨论了高阶拓扑结构出现的基础机制,以及在实验验证表现出此类特性的材料中所涉及的挑战。最后,我们概述了未来的研究方向。本综述不仅系统地调查了各种拓扑量子状态,从一阶到高阶,而且还提出了实现高阶拓扑阶段的潜在方法,从而为检测实验中相关量子现象的检测提供了指导。
摘要:本文将 Jordan-Lee-Preskill 算法(一种模拟平直空间量子场论的算法)推广到 3+1 维膨胀时空。推广后的算法包含编码处理、初态准备、膨胀过程和后期宇宙可观测量的量子测量。该算法有助于获得宇宙非高斯性的预测,可作为量子器件的有用基准问题,并检验膨胀微扰理论中关于相互作用真空的假设。我们的工作内容还包括对宇宙微扰理论的格子正则化的详细讨论、对 in-in 形式主义的详细讨论、对使用可能适用于 dS 和 AdS 时空的 HKLL 类型公式进行编码的讨论、对边界曲率微扰的讨论、对时间相关汉密尔顿量的三方 Trotter 模拟算法的描述、用于模拟无间隙理论的基态投影算法、对量子扩展的 Church-Turing 论题的讨论以及对在量子装置中模拟宇宙再加热的讨论。