2021年里出现的科学突破，正以从未有过的速度改变我们对于生命、宇宙以及技术方面的认知，先是超级计算机打破了“量子霸权”，而后又是人造心脏模型诞生了，每一项进展将来都可能极其深刻地影响我们的生活。

打破量子霸权

来自之江实验室、国家超算无锡中心等单位的联合团队，开发出了“超大规模量子随机电路实时模拟”应用，在新一代神威超级计算机的应用研发方面取得了关键突破，该应用可有效模拟一个深度为10x10的复杂随机量子电路。

这项成就意义非凡，是与谷歌量子计算机“悬铃木”的百万采样任务相比较而言的。此前，“悬铃木”宣称可以在200秒内完成百万有着0.2%保真度的采样。而对于同等复杂度的模拟来说，经典计算机需要耗费一万年才能达成。如今，中国团队的应用能够在304秒内获取百万更高保真度的关联样本。并且在一周内得到同样数量的无关联样本，凭借实力打破了所谓的“量子霸权”。

生命科学的颠覆

这100多年以来，是现代生物学诞生之后的时间跨度，科学家头一回证实了，植物跟动物之间，存在着功能性基因的水平转移。这一发现把传统认知给颠覆掉了，为理解物种演化以及基因功能，开辟出了全新的视角。与此同时，在合成生物学这个领域当中，美国佛蒙特大学等机构，造出了有史以来第一个可自我复制多代的活体机器人“3.0”，揭示了全新的生物繁殖方式。

英国伦敦大学的研究人员，在基因治疗方面，发现了一种技术，这种技术能使特定突变基因失活。蛋白质结构预测领域迎来巨变，美国华盛顿大学公布了高精度预测程序，英国公司也公布了高精度预测程序，其中一家公司的AI程序预测出98.5%的人类蛋白质结构，为药物研发提供了前所未有的基础数据。

微观世界的探索

针对微观粒子的操控技能跃升至崭新高度，加拿大粒子加速器中心的团队于欧洲核子研究组织顺利呈现了反氢原子的激光冷却，把其温度已然降低至近乎绝对零度。这致使科学家得以获取比往昔更为寒冷的反物质，给未来深度探究反物质世界开启了全新的门道。

当前，在原子级成像研究范畴内，科学家已然获取显著进展成绩。存在一种最新革新形式的电子叠层成像分析技术手段，借助此项技术得以使得研究人员能够开展针对更为稠密的原子样本的观察工作，进而收获更好更高的分辨率成效。此项技术在历史上首次达成让科学家能够于所有的这三个维度方向上实现定位单个原子的目标，而这一情况对于材料科学领域以及纳米技术范畴的进一步发展而言具备着深远程度很大且具备长久影响力的意义。

宇宙与时间的奥秘

澳大利亚的国际射电天文学研究中心等机构，创造出了在大气层中稳定传输激光信号的世界纪录，有一种系统，通过大气传输激光，以此来比较不同地点间的时间流动，这属于迄今为止最精确的方法，它不但能够用来精确地检验爱因斯坦的广义相对论，而且还能够帮助发现基本物理常数是否随着时间发生变化。

这项技术有着颇为广阔的应用前景，于地球科学里，它能够推动对地下水位变动的卫星探测研究获得改进，并且还能够用以找寻地下潜藏的矿藏，在光通信范畴，它有希望把卫星至地面的数据传送速度予以提升，达到数倍量级的提升幅度，从而使得下一代大型数据搜集卫星能够更为迅速地把关键信息传递回地面。

类器官与新能源突破

在生物医学工程的范畴之内，奥地利科学院里头的科学家Sasha所带领的团队，运用人类多能干细胞，成功培育出如同芝麻那般大小的心脏模型，此模型是心脏类器官。该项研究在《细胞》这本期刊上发表，其创造出了截至目前最为逼真的心脏类器官，给制药公司能把更多新药引入临床试验带去了可能性。同样是在干细胞领域当中，美国得克萨斯大学达拉斯西南医学中心的团队，也成功构建出人类早期胚胎样结构。

与之不同的是，于这个能源范畴之内，核聚变方面的研究持续不断地向前推进着。参与其中的科学家们始终都在全力以赴地为达成”点火“这一目标而不懈努力着，对这个目标的定义是，要使得聚变反应所产生出来的能量等同于或者超过输入进去的能量。尽管在前行的道路上所面临的挑战无比巨大，然而一旦能够成功攻克这些难题，那么核聚变将会造就出一种拥有几近零碳排放特点的绿色型能源，进而从根源上着手去解决人类所必须依仗于外界的能源需求了。

数学与量子通信新纪元

首次将人工智能用于协助数学家证明定理，2021年12月1日，据《自然》杂志所刊文章表明，DeepMind公司研发出一个机器学习框架，该框架能够助力数学家发觉新的猜想与定理，这是计算机科学家与数学家的首次携手，借助人工智能去辅助证明或者提出复杂数学领域里的新定理，由此开启了数学研究的全新范式。

在中国科学技术大学，存在郭光灿院士团队，团队里有李传锋、周宗权研究组，该研究组在量子通信领域，达到了重要突破成就，他们制造出高性能的固态量子存储器，并鉴于此完成了一种吸收型存储器的多模式量子中继，成功把光存储时间提高到1小时，这一进展化解了以往发射型存储器架构没办法一块适配确定性发光以及多模式复用的技术难题。

将思绪回转到2021那年，有自超越理论束缚开始，直至创新出全然崭新的生命样式之间的历程，科学每一回的起伏跳动，都把人的心境撩动得如波涛般汹涌。于这些取得的突破里头，究竟是哪一项被发现之物，又或是哪样技术，能给你带来最为强烈的震动感觉，抑或是对于将来有着最多冲击力的呢？诚挚欢迎于评论区域当中，把你的看法予以分享，为这篇文章点下赞，并且进行传播动作，使得更多的人一并一同去目睹科学那种超乎寻常的强大力量。