2025 年成為量子科技的一個轉折點，標誌著該領域從充滿承諾的實驗過渡到更清晰的實際影響。這一年在硬件、軟件、通信和政策方面均取得了顯著進展。與其說是一項重大的突破，不如說 2025 年的特徵在於穩定的協調進展，使量子科技的未來感覺不再是投機，而是不可避免。其中一個重要的主題是量子硬件的成熟。量子位數量不斷增加，但更重要的是，錯誤率下降，系統穩定性提高。企業和研究實驗室將重點放在錯誤緩解、更好的控制電子設備和可擴展架構上，而不僅僅是追求原始的量子位數量。多種方法——超導、困住離子、光子和中性原子——展示了可行的前進路徑，進一步強調該領域正在尋找解決方案而非死胡同。

美國南加州大學的研究人員將一種經常被忽視的粒子用於儲存和處理量子信息，以克服量子計算機的脆弱性，並使其在不久的將來更具普遍性。將這種粒子放置在量子計算機中可以幫助克服量子計算中的錯誤。研究人員通過將量子信息編碼到稱為任意子（anyons）的奇異粒子的幾何特性中，來確保量子信息的安全。任意子被預測存在於二維空間中，並被認為比其他量子位更能抵抗噪聲和干擾，而 Ising 任意子在這些量子系統的發展中扮演了重要角色。

倫敦的量子計算初創公司 Quantum Motion 發佈了業界首台使用標準矽芯片建造的全堆棧量子計算機，部署於英國國家量子計算中心（NQCC）。這被報導為首台使用標準互補金屬氧化物半導體（CMOS）芯片製造工藝建造的量子計算機，這種晶體管技術也用於傳統計算機。這一方法的關鍵在於建造可在非常低的溫度下運作的低溫電子學，這使得量子處理器的擴展成為可能。

D-Wave Quantum Inc. 是一家位於加州的初創公司，專注於商業應用的量子計算，利用其 D-Wave Advantage 2 原型退火量子計算機解決了一個實際有用的問題。該公司在一份高度知名的科學期刊上發表了經過同行評審的論文，確認了其成就。根據摩爾定律，微芯片的計算能力和效率每兩年翻一番。自計算機誕生以來，儘管其規模不斷縮小，但我們已經目睹了其能力的巨大變化，科學家們仍在努力建造更大更好的計算機來進行 Exascale 計算，幫助解決氣候變化和藥物發現等問題。

研究人員成功使用量子算法解決了一個複雜的百年數學問題，這個問題長久以來被認為是連最強大的傳統超級計算機都無法解決的。這一成就直接應用於粒子物理學、材料科學和數據傳輸等領域。研究人員在一項新研究中表示：“是否存在一個計算問題擁有高效的量子算法，但沒有高效的隨機算法？量子計算的驅動力正是基於答案是肯定的。”這項工作由洛斯阿拉莫斯國家實驗室的馬丁·拉羅卡和IBM的研究員弗伊捷赫·哈夫利切克進行，並在《物理評論快報》上發表，證明量子計算機可以“對群表示進行因式分解”，這是幾個科學學科的基礎任務。

一項新研究揭示了文森特·梵高的名畫《星夜》與量子物理之間的全新聯繫，證明了著名美國作家艾薩克·阿西莫夫的名言“科學有藝術，藝術也在科學中”的真實性。研究的主要焦點是凱爾文-亥姆霍茲不穩定性（KHI），這是一種在日常生活中觀察到的現象，當兩種流體以不同速度滑過時，會在雲、河流或海洋表面上形成波浪和漩渦。迄今為止，沒有人在量子流體中實際看到 KHI。然而，目前的研究作者不僅首次捕捉到了它，還發現了被稱為偏心分數斯凱爾米昂（EFS）的新型新月形漩渦，與梵高的《星夜》中發光的月亮有著驚人的相似之處。

來自芝浦工業大學、早稻田大學和富士通的研究人員開發了一種新方法，利用量子計算使機器人平穩高效地運動。通常，當機器人移動時，其計算機必須計算每個關節應該如何彎曲，以便其手或腳最終到達正確的位置。這個過程稱為逆運動學，對於人形機器人來說極其困難，因為有無數種可能的組合。該團隊的新方法使用量子位表示機器人每個部件的位置和方向。更重要的是，他們利用量子糾纏——一種量子力學中的特殊特性，即粒子之間的聯繫，使得一個粒子的運動影響另一個粒子。

麻省理工學院的研究人員開發了兩種新的控制技術，使其能夠使用一種稱為 fluxonium 的超導量子位實現 99.998% 的世界紀錄單量子位保真度。這一突破標誌著實用量子計算實現的重要一步。量子位是量子計算機的基礎單元，對噪聲和控制缺陷高度敏感，這會引入運算錯誤，最終限制量子算法的複雜性和持續時間。研究人員開發了兩種技術：“相應脈衝”和“圓極化微波”，有效消除了這些錯誤。團隊的做法是在特定時間施加脈衝，使得反向旋轉錯誤保持一致且可修正，並利用一種合成的圓極化光來控制量子位的狀態，進一步提高了保真度。

2025 年是一個戰略整合和全球競爭的年份。儘管挑戰仍然存在，特別是在可擴展性和成本方面，但在這一年所取得的動力明確顯示出，量子科技已經進入了一個更為嚴肅和持久的創新階段，為未來幾年更大的突破奠定了基礎。

光可能是人類想像中最清潔的信息載體，但在量子世界中，即使是光也會變得嘈雜。來自愛荷華大學的研究人員表示，他們找到了一種「純化」光子的辦法，有望消除量子電腦和更安全通訊網絡的主要障礙。這一進展針對光子技術中的一個長期問題：如何可靠地生成完美有序的單光子流。單光子是光子量子系統的基礎。與經典位元在零和一之間切換不同，量子系統依賴於量子位元，通常是單個光子，用以處理和傳輸信息。然而，單獨生成光子，且不出現雜散或重複，已被證明極其困難。

有兩個持續的問題拖慢了進展。其一是激光散射，即用於激發原子的激光不小心產生了額外的光子。其二是當原子同時發射多於一個光子時，會干擾量子保真度所需的精緻單光子流。愛荷華大學的團隊採取了一種反直覺的方法，而不是單獨抑制這些影響：讓噪音互相抵消。他們的理論工作顯示，來自激光散射和多光子發射的多餘光子擁有幾乎相同的波長和波形特徵。通過精確調整激光的性質，這兩種噪音源可以彼此抵消，留下更純淨的光子流。

研究人員表示，這一想法可以消除擴展光子量子硬體的兩個主要障礙。接下來將進行實驗測試。愛荷華大學物理與天文學系助理教授Ravitej Uppu表示：「我們已經顯示出，通常被視為麻煩的雜散激光散射，可以被利用來抵消不必要的多光子發射。」這一理論突破可能將長期存在的問題轉變為推進量子技術的強大新工具。

發現的核心是研究生Matthew Nelson的工作，他確定了不必要光子與激光光本身之間的光譜重疊。這一見解為使用精確的激光控制（例如光束角度和形狀）以抑制多餘光子發射打開了大門。Uppu解釋道：「如果我們能夠精確控制激光光束照射在原子上的方式——光束的角度、形狀等等——就可以使其抵消原子喜歡發射的所有額外光子。」這樣，我們就可以得到一個非常純淨的光子流。

光子的純度不僅僅是技術細節。在光子量子計算中，有序的單光子流更容易控制、同步和擴展。它們還降低了錯誤和干擾的風險，這可能會干擾量子操作。此外，單光子通訊通道也更難被攔截或竊聽，這使其在量子加密和安全數據傳輸中具有吸引力。乾淨且可預測的光子源能增強這些保護措施。

在量子行業中，基於光子的技術正在獲得動力，幾家初創企業押注光基系統在速度和能效上將超越電子產品。但如果沒有可靠的單光子源，這些雄心壯志將面臨嚴峻的限制。愛荷華大學團隊的工作目前仍然是理論，但研究人員正準備實驗室實驗來驗證這一模型。該項目得到了美國國防部和愛荷華大學內部研究資金的支持。如果實驗得到確認，這種方法可能會重塑工程師對量子系統中噪音的看法——不再是需要消除的東西，而是可以利用的資源。

科學家最近揭示了一個隱藏的操作系統，而這個系統並不呈螺旋狀。研究人員首次製作出 DNA 四重螺旋的全面地圖，這些瞬息萬變的結構在控制基因開關方面扮演著重要角色。這一突破改變了研究人員對健康和癌細胞中基因調控的理解。國際團隊的成員包括來自 HSE 大學的研究人員，他們解決了一個長期存在的挑戰：四重螺旋形成迅速，消失同樣迅速，並且逃避了傳統的基因組全基因組映射工具。直到現在，僅能觀察到它們活動的片段。

利用人工智能，研究人員重建了這些不穩定的 DNA 結構在基因組中的出現位置。更重要的是，他們發現了一個驚人的規則，證明四重螺旋並不是孤立存在的。科學家首次顯示，四重螺旋以成對的方式運作，將基因啟動區域與附近的 DNA 元素連接起來，這些元素能增強轉錄。當富含鳥糞嘌呤的 DNA 區域折疊成堆疊的層時，便形成了 DNA 結，配對的四重螺旋便由此而生。這些結構作為調控基因活動的蛋白質的地標，引導它們到達正確的基因地址。

不同的實驗捕捉到不同子集的四重螺旋，因此一個完整的地圖一直難以獲得。為了解決這個問題，研究人員對 DNABERT 進行了重新訓練，這是一個基因組語言模型，並專注於四重螺旋特定數據。在這項研究中，團隊在 EndoQuad 上訓練了 DNABERT，該數據庫是世界上最大經實驗驗證的四重螺旋數據庫，最終形成了 GQ-DNABERT 模型。這個模型評估 DNA 序列，以預測四重螺旋可能形成的位置。

GQ-DNABERT 與簡單的算法不同，還考慮了周圍的 DNA 環境，這決定了一個序列是否實際上會折疊成四重螺旋。這使得團隊能夠預測約 36 萬個四重螺旋，遠超過僅依賴實驗方法所檢測到的數量。該模型確認四重螺旋通常出現在啟動子中，即基因轉錄開始的區域。但它也揭示了一個意外的發現：許多四重螺旋出現在附近的增強子中，這些 DNA 元素能增強基因活性。

研究人員發現，四重螺旋經常在啟動子和增強子中同時形成，創造出成對的結構，共同調控基因表達。為了測試其生物學角色，團隊將四重螺旋地圖疊加到六種組織類型的單細胞測序數據上。在健康組織中，這些啟動子–增強子對與特定組織角色的基因相關聯——例如大腦中的神經功能、血液中的免疫反應和腸道中的上皮活性。

腫瘤細胞則表現出截然不同的情況。雖然四重螺旋對的數量保持相似，但它們控制的基因卻劇烈轉向普遍的生長程序。正常細胞中，這些對與特定組織的程序相關，而在癌細胞中則與細胞分裂和生長的普遍過程相關聯，這驅動腫瘤的增殖，無論其來源組織為何。這一發現表明，在健康細胞中，這些對支持組織專門化，而在癌症中則成為快速細胞分裂的一部分。

通過澄清四重螺旋對在疾病中如何重新調整基因調控，這張地圖有助於指導未來的抗癌療法，特別是針對這些 DNA 結構的選擇性治療。這項研究得到了 HSE 人工智能研究中心的資助，並發佈於《核酸研究》期刊上。

現代科學已經改變了我們研究過去的方式，研究人員能夠從古代骨頭中提取 DNA，通過濃密的森林繪製埋藏城市的地圖，並在不打開封閉文物的情況下進行觀察。然而，即便擁有這些工具，仍有一些歷史謎團無法解開。這並不是因為它們不重要，而是因為地震、氣候變遷、侵蝕和人類活動已經抹去了需要的證據，或許事件本身以難以解釋的方式展開。從無法解釋的爆炸、被遺棄的定居點到失落的墳墓和消失的技術，這些案例位於可證實與僅能推斷之間。接下來的七個謎團並非源於神話或推測，而是基於真實事件並有可信的證據支持，提醒人們儘管我們的努力，歷史並不總是會揭示其秘密。

1908 年的通古斯事件發生於俄羅斯西伯利亞。1908 年 6 月 30 日，一次強大的爆炸在通古斯河附近的偏遠地區引發，據估計，摧毀了超過 2,000 平方公里範圍內的 8,000 萬棵樹。爆炸強度如此之大，以至於整個歐亞大陸都記錄到了地震波，甚至西歐也檢測到了大氣擾動。然而，至今為止，並沒有確鑿的撞擊坑或大型碎片被確認。大多數科學家認為這次事件是由一顆石質小行星或彗星碎片引起的，在空中爆炸形成了所謂的「大氣爆炸」。計算機模擬和現場研究支持這一解釋，但對於物體的組成、大小和軌跡仍然存在不確定性。

克利奧帕特拉的墳墓和亞歷山大大帝的墳墓雖然經過了幾個世紀的探索，但這兩位古代著名統治者的埋葬地點依然不明。古代文獻描述克利奧帕特拉與馬克·安東尼一起被安葬在亞歷山大附近的一座皇家墓穴中，但地震、地面沉降以及地中海海平面上升已經大幅改變了這座城市的古代景觀。亞歷山大的遺體在公元前 323 年去世後據報導被運往埃及，並安葬在亞歷山大，後來的羅馬皇帝聲稱曾經拜訪過它。然而到了晚期古代，對於這座墳墓的記載幾乎完全消失。在亞歷山大及附近地區的考古搜尋雖然提供了吸引人的線索，但卻沒有找到確鑿的證據。城市發展、盜竊和環境變化可能已經抹去或埋藏了這些遺跡，使歷史學家無法確定這些墳墓是否仍然完好無損或已經永遠消失。

失落的羅阿諾克殖民地建立於 1587 年，位於現今北卡羅來納州沿海的羅阿諾克島，是英國在北美的首次永久定居嘗試。當州長約翰·懷特三年後從英國回來時，該殖民地已經完全被遺棄。沒有發現屍體，也沒有暴力的跡象。唯一的線索是刻在一根柱子上的「CROATOAN」字樣，指的是一個由原住民居住的鄰近島嶼。考古研究表明，殖民者可能因食物短缺、疾病或與鄰近群體的關係緊張而分散並融入當地社區。然而，沒有單一的解釋能夠解釋所有的證據，並且至今未曾確認過殖民者的遺骸。羅阿諾克的故事成為早期殖民脆弱性及歷史重建限制的案例研究。

亞馬遜雨林的失落城市和印度河流域文明的崩潰，20 世紀的大多數時間內，學者們認為亞馬遜雨林無法支持大型複雜的社會。這一假設因激光雷達調查和考古研究而被推翻，這些研究揭示了隱藏在森林冠層下的廣泛道路、廣場、堅固的定居點和經營的景觀網絡。這些發現表明，在歐洲人接觸之前，可能有數百萬人居住在那裡。這些社會為何崩潰——是由於疾病、環境變化還是社會動盪——依然無法解釋。同樣，印度河流域文明作為世界上最早的城市文化之一，在公元前 1900 年左右衰退。主要城市系統性地被遺棄，而不是被摧毀。地質證據指出河流系統的變化和持續的乾旱，但該文明未解碼的文字限制了對其政治和社會反應的理解。在這兩個案例中，高度發展的社會在沒有明確歷史記錄的情況下消失，留給考古學去拼湊不完整的故事。

納斯卡線位於秘魯南部的乾燥平原上，刻畫了數百個巨大地畫，描繪動物、植物、幾何圖形和延伸數公里的直線。這些圖形最好從空中觀察，這引發了關於它們是如何以及為何被創造的問題。考古研究表明，這些線條是通過移除黑色表面石頭來揭露下面較淺土壤的技術，使其在乾燥的氣候中得以保存數世紀。主要的解釋將這些地畫與儀式活動、水資源管理或與季節循環有關的儀式通道聯繫在一起。有些與天文事件對齊，但沒有單一的理論能解釋所有設計的範圍。在納斯卡文化中沒有書面記錄，它們的具體目的依然是南美最持久的考古謎團之一。

印度的魯普坎湖骸骨位於印度喜馬拉雅山脈高處，靠近一個名為魯普坎的冰川湖，發現了數百名個體的骨骸散布在湖岸邊。放射性碳測定和基因分析顯示，這些人並不是在單一事件中喪生，而是來自不同地區和時期的多個群體，部分相隔近千年。一組似乎是在公元九世紀左右因突然的嚴重氣候事件而死亡。科學研究表明，大冰雹可能造成了致命的頭部傷害，與觀察到的顱骨骨折一致。後來的群體可能是朝聖者或旅客，其命運各異。儘管現代技術澄清了一些謎團，但人們仍然對為何人們會重複前往如此偏遠的高海拔地點以及為何致命事件會多次發生感到困惑。

安提基希拉機械裝置是從約公元前 100 年的希臘沉船中回收的，這是古代世界已知的最複雜機械裝置。它由互鎖的銅齒輪組成，用來精確預測日食、行星運動和天文週期。先進的成像技術，包括 X 射線斷層掃描，揭示了其刻字和齒輪系統，遠比該時代已知的任何東西都要複雜。儘管研究人員已經重建了其大部分功能，但仍然存在關鍵問題：誰設計了它，這類技術的普及程度如何，為何如此高水平的機械知識在超過千年內消失。這個裝置挑戰了傳統的技術發展時間表，並為我們提供了對於失落科學傳統的稀有 glimpses，這些知識從未完全傳遞給後來的文明。

一名科威特的外科醫生在巴西進行了一場機器人手術，卻從未登上飛機。2025年9月23日，橫跨海洋的手術室如同一體，醫生們在驚人的 12,034.92 公里距離上進行了即時的機器人手術。這一壯舉創下了外科醫生與病人之間進行機器人手術的最長距離記錄。手術連接了科威特的 Jaber Al-Ahmad 醫院和巴西的 Hospital Cruz Vermelha，使用先進的機器人系統，透過安全的高帶寬國際網路進行操作。

此次手術的非凡之處不僅在於距離，還在於精確度：手術幾乎實時進行。這一切得益於工程化的連接。該網絡提供了平均延遲為 199 毫秒，帶寬為 80 Mbps，且數據包丟失率僅為 0.19%，這樣的性能足以讓外科醫生在跨洲操作時不會感受到明顯的延遲。團隊並未止步於單向演示，還完成了兩項手術：首先由科威特的外科醫生對巴西的病人進行手術，隨後巴西的外科醫生對科威特的病人進行手術，證明了雙向國際機器人手術在規模上的可行性。

兩項手術均為腹股溝 TAPP（經腹前腹膜）疝氣修補手術，使用由電信和醫療技術合作夥伴支持的機器人平台進行。這次合作聚集了來自多個組織的外科醫生、科學家和工程師，協調著全球每一個動作。手術團隊包括 Dr Sulaiman Almazeedi、Dr Marcelo Loureiro、Dr Mohannad Alhaddad、Dr Ahmed Karim、Dr Hmoud Alrashidi 和 Dr Leandro Totti Cavazzola。每次手術均安全完成，並未報告任何並發症。

在幕後，連接科威特、馬賽和聖保羅的國際運輸網絡專為最小化變異而設計。多條不同的路徑隨時待命，以確保手術過程的穩定性，這充分體現了連接的重要性。Zain Omantel International 的首席執行官 Sohail Qadir 表示，此成就展示了電信基礎設施如何在全球範圍內支持對延遲敏感的醫療應用。他補充說，該網絡專為可預測的性能設計，冗餘設計旨在避免手術中斷。

在 Zain 科威特總部的新聞發佈會上，頒發了確認記錄的證書，出席者包括科威特衛生部的代表、外科團隊和技術合作夥伴。這一確認正式設立了遠程機器人手術的新基準。除了這一記錄本身，其意義重大。遠程機器人手術可以幫助解決專科醫生短缺的問題，促進快速跨境合作，並擴大缺乏先進外科專業知識地區的複雜手術的可及性。

這次手術還凸顯了最初為雲計算和金融服務構建的網絡，如何越來越多地適應醫療領域，在這裡，毫秒可能決定成敗。隨著外科醫生和網絡的共同演進，這一里程碑暗示著未來高技能醫療護理不再受地理限制，這一成就現已刻入《吉尼斯世界紀錄》的歷史。

美國軍方計劃推進自動系統的使用，以檢測、識別和減輕化學、生物、放射性和核（CBRN）威脅。這些系統預期能夠在現代戰場上支援軍方，應對許多已知和未知的危害，包括化學、生物、放射性和核威脅。雖然手持檢測和識別能力能提升情況意識並提供早期警告與減輕手段，但這些過程往往耗時且對生理構成負擔。此外，一些環境則對作戰人員構成不可接受的風險或根本無法進入。這正是自動系統等關鍵集成層級 CBRN 防禦資產派上用場的地方。

在 CBRN 防禦中，自動系統是指能夠獨立檢測、識別和/或減輕 CBRN 威脅的能力，利用傳感器、機器人、人工智慧（AI）和自動決策算法。其關鍵特點在於能夠自主運行，充當智能夥伴，並保持作戰人員的安全距離，從而增強部隊保護。根據 JPM CBRN Sensors 的 CSIRP 首席系統工程師 Mark Colgan 所述，目前作戰人員需穿戴防護裝備進行任務，然後進行去污。我們現在可以通過自動化過程跳過一些步驟，作戰人員在保持安全的情況下更快完成任務。

目前，能力計劃執行化學、生物、放射性和核防禦（CPE CBRND）管理自動系統的努力，包括 CBRN 傳感器集成在機器人平台上的項目（CSIRP）以及自動去污系統（ADS）。CSIRP 是 CPE CBRND 的聯合項目經理針對 CBRN 傳感器所領導的快速原型和現場部署努力，專注於整合模塊化 CBRN 傳感器解決方案，以增強無人飛行器系統（UAS）和無人地面車輛的能力。這些系統利用傳感、人工智慧、機器學習、自主性和通信等技術的進步，以實現及時和準確的檢測、早期警告及 CBRN 危害的報告，幫助作戰人員減少反應時間並降低接觸 CBRN 威脅的風險。

美國陸軍還透露，CSIRP 的 SkyRaider UAS CBRN 危害映射系統就是 CSIRP 實際應用的範例。SkyRaider UAS 是一款配備模塊化檢測設備或傳感器的無人機，能夠在地圖、目標和通信設備上顯示 CBRN 危害信息。從地面或平台發射後，該無人機可以在無需視線的情況下自主運行，即使在 GPS 或通信失效的情況下也能完成其編程任務。根據美國陸軍的說法，它可以自我導航至目標，並在狹窄空間內靈活運動，避開障礙物。

為了說明這些自動系統如何惠及作戰人員和聯合部隊任務，可以想像一個位於爭奪環境中的排。敵方在附近發射了一枚搭載化學戰劑的導彈，由於地形、風速和導彈爆炸特性，擴散模式變得不可預測。人員檢測會減慢污染映射的速度並對部隊造成風險，因此，排長會部署配備化學傳感器的 SkyRaider UAS，迅速自我導航並評估更大範圍的區域。這種無人快速評估降低了人員暴露風險，並通過提供及時信息以支持領導者做出明智決策，增強了部隊保護。在這種情況下，排長可能會部署 ADS 來去污任何排需要經過的設備或區域，通過機器人手段減少作戰人員的暴露風險，並降低進行去污操作所需的時間和後勤負擔。