溫帶湖泊普遍缺氧

溫帶湖泊含氧量出現了大範圍、長期的下降。這一針對近400個(ge) 湖泊在80年的時間裏計算得出的趨勢或許和氣候變暖以及水體(ti) 透明度下降有關(guan) 。

該下降趨勢可能會(hui) 威脅到至關(guan) 重要的湖泊生態係統。水體(ti) 係統的溶解氧濃度會(hui) 影響養(yang) 分平衡、生物多樣性、飲用水質量和溫室氣體(ti) 排放。雖然海洋的氧流失已經得到了證明，但人們(men) 對湖泊溶解氧濃度的變化一直不夠了解，一定程度上是因為(wei) 缺乏長期、大規模的研究。

為(wei) 解決(jue) 這一問題，研究人員編製了1941年至2017年間由政府、大學、非營利組織采集的393個(ge) 溫帶湖泊（大部分位於(yu) 歐美）的溫度和溶解氧測量數據。這些淡水環境減少的溶解氧是海洋中觀測到的2倍到9倍左右。

研究人員指出，水溫上升與(yu) 表層水氧濃度下降有關(guan) ，而深層水氧含量下降則與(yu) 更強的熱分層（不同深度形成不同的溫躍層）以及水體(ti) 透明度降低有關(guan) 。但這一趨勢中也有例外，比如大量湖泊（87個(ge) ）的水溫和溶解氧濃度都出現了上升。

不過，這種反常現象或許是由水華導致的。水華可能會(hui) 讓表層的氧濃度升高、深層的氧溶解度降低。

研究人員總結稱，人類活動和氣候變暖預計將繼續導致湖泊溶解氧的進一步流失，必須采取持續、嚴(yan) 格的湖泊係統管理措施以應對這些影響。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03550-y

異質雙層膜中摩爾離子的特征

由範德華材料形成的摩爾超晶格可以支持多種電子相，包括Mott絕緣體(ti) 、超導體(ti) 和廣義(yi) Wigner晶體(ti) 。當激子被摩爾超晶格限製時，一類新的激子出現了，這為(wei) 實現人工激子晶體(ti) 和量子光學效應帶來了希望。

當這些摩爾激子與(yu) 載流子耦合時，可能會(hui) 產(chan) 生相關(guan) 態。然而，對於(yu) 電荷耦合摩爾激子態，沒有實驗證據，也沒有理論預測它們(men) 的性質。

研究人員報道了二硒化鎢/二硒化鉬異質薄膜中與(yu) 摩爾勢耦合的離子的光學特征。摩爾三離子態顯示了多個(ge) 尖銳的發射線與(yu) 複雜的電荷密度依賴關(guan) 係，這與(yu) 傳(chuan) 統三離子態的行為(wei) 形成了鮮明對比。

研究人員從(cong) 輻射衰變中推斷出對三離子態發射的不同貢獻，其中剩餘(yu) 載流子駐留在不同的摩爾微型帶中。在不同的器件和樣品區域觀察到離子特征變化，表明其對樣品的不均勻性和變異性有很高的靈敏度。這些離子特征的觀察促進了對摩爾超晶格中高階電子相關(guan) 效應的進一步理論和實驗研究。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03541-z

量子存儲(chu) 器間的電信預示糾纏

未來的量子網絡將使遙遠地點之間的糾纏分布成為(wei) 可能，並可將其應用於(yu) 量子通信、量子傳(chuan) 感和分布式量子計算。這個(ge) 網絡的核心是在遠程互聯的量子節點上產(chan) 生和存儲(chu) 糾纏態的能力。

雖然各種遠程物理係統已經成功地糾纏在一起，但沒有一個(ge) 能夠包含網絡運行的所有要求。研究人員報告了兩(liang) 個(ge) 空間分離的量子節點之間預示糾纏的演示，其中的糾纏被存儲(chu) 在多模固態量子存儲(chu) 器。

在不同實驗室的量子存儲(chu) 器之間的糾纏是通過檢測高達1.4千赫茲(zi) 的電信光子來預示的，並且糾纏被存儲(chu) 在晶體(ti) 中，預先確定的存儲(chu) 時間高達25微秒。

研究人員還證明了生成的糾纏對預警路徑中的損耗具有魯棒性，並演示了使用62種時域模式的時間複用操作。研究人員表示這可以擴展到更長的距離上的糾纏，並為(wei) 基於(yu) 固態資源的現場部署、多路複用量子中繼器的設計提供了一條可行的路線。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03481-8

界麵水對外加電場的不對稱響應

人們(men) 對界麵水的介電響應的理解依賴於(yu) 近似線性響應，即外電場誘導線性比例極化。這意味著對場的符號具有反對稱性。然而，原子模擬表明，界麵水的極化可能與(yu) 線性響應有很大的偏差。

研究人員提出了一項針對這個(ge) 問題的實驗研究。他們(men) 測量了單層石墨烯電極附近重水的振動和頻率產(chan) 生譜，以研究其在受控電化學條件下對外部電場的響應。OD拉伸的光譜顯示正負電極電荷明顯不對稱。

當負電荷低於(yu) 5×1012電子每平方厘米時，觀察到非氫鍵OD基團指向石墨烯表麵的峰值頻率為(wei) 每厘米2700次。在中性或正極電位下，這種“自由OD”峰突然消失，而光譜顯示氫鍵OD物種的寬峰為(wei) 2300~2650/厘米。

米勒定律將振動和頻率產(chan) 生響應與(yu) 介電常數聯係起來。觀察到的與(yu) 每米±3×108伏特電場線性響應的偏差使人們(men) 對將界麵水作為(wei) 簡單介質處理的有效性提出了質疑。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03504-4

（馮(feng) 維維編譯）