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利用 Ace2N-mNeon 探索斑马鱼胚胎发生过程中的生物电
生物电是存在于所有细胞中的一种基本生物物理现象，通过调节神经信号传导、模式形成和癌症抑制等过程，在胚胎发生过程中发挥着至关重要的作用。精确监测生物电信号及其在整个发育过程中的动态变化对于增进我们对高等生物的了解至关重要。然而，缺乏适合在早期发育过程中绘制生物电信号的技术，极大地限制了我们解释这些机制的能力。为了应对这一挑战，我们在斑马鱼中开发了一个 Ace2N-mNeon 表达文库，该文库在受精后 4 小时到受精后至少 5 天内表现出膜定位，并在整个发育过程中在多种细胞类型中广泛表达。我们验证了该文库用于研究生物电变化的用途，通过电压成像记录不同发育阶段的神经元和心肌细胞中的信号。通过这种方法，我们发现了早期胚胎发生过程中同步神经元活动的证据，并观察到随着发育的进展，心肌细胞中的电压动态更快。我们的结果表明，Ace2N-mNeon 库是发育生物电研究的宝贵工具，支持电压成像和荧光寿命成像 (FLIM) 等先进技术。这些方法能够在整个发育过程中对不同细胞类型的生物电信号进行非侵入性、动态监测，大大超越了当前电生理技术的能力。
从算法、实现和特性方面对经典随机游走和量子游走的比较研究
近年来，随着硬件和软件技术的进步，高性能计算取得了长足的发展。计算机的性能按照摩尔定律不断提高，但似乎在不久的将来就会达到极限。量子计算机有可能大大超越经典计算机的性能，因此成为研究的焦点。本研究从理论角度和模拟实现两个方面探讨了经典随机游动与量子游动的区别，并探讨了量子游动在未来的适用性。概述了经典随机游动和量子游动的基本理论，并根据经典随机游动和量子游动的行为和概率分布，比较了它们之间的特征差异。同时，我们使用Qiskit作为量子模拟器实现了量子行走。表示量子行走的量子电路主要由硬币算子、移位算子和量子测量三部分组成。硬币算子表示量子行走中的抛硬币，这里我们使用了Hadamard算子。移位算子表示根据硬币算子的结果进行量子行走的移动。量子测量是提取量子比特的量子态的过程。在一维量子行走中，我们准备了四种情况，作为从两个到五个量子比特位置的量子比特数的差异。在所有情况下，都已看到量子行走的成功实现，这与量子比特的数量和初始状态的差异有关。然后，我们广泛研究了二维量子行走的实现。在二维量子行走中，就每个 x 和 y 坐标位置的量子比特数量而言，准备了三种情况，从两个到四个量子比特。虽然与一维情况相比，问题设置的复杂性大大增加，但可以看出量子行走实现的成功。我们还看到，量子行走的行为和概率分布的扩展在很大程度上取决于初始硬币状态和初始位置的初始条件。本研究证明了量子行走作为解决未来广泛应用中复杂问题的工具的适用性。最后，我们给出了本研究的可能观点和未来展望。