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在基本粒子研究领域，麻省理工学院科学家借助机器学习算法，通过分析大型强子对撞机（LHC）2018年获得的130多亿次重离子碰撞产生的数据，首次发现了神秘的“X”粒子。美国能源部（DOE）费米国家加速器实验室对撞机探测器（CDF）合作项目科学家实现了迄今为止对W玻色子质量的最精确测量。波士顿学院团队发现了被称为“轴向希格斯模式”的新粒子，这是一种以前无法检测到的量子激发，也是著名的希格斯玻色子的磁性相对粒子，有助于解释暗物质。美国国家点火装置（NIF）有史以来第一次成功在核聚变反应中获得“净能量增益”，即产生的能源大于消耗的能源。
在量子领域，美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学的科学家实现按需读出量子位，并将量子态保持完整超过5秒，从而创下新纪录。微软Azure量子系统朝着创建拓扑量子位迈出了关键一步，其研究人员发现“马约拉纳零模”现象的证据，构建了可扩展的拓扑量子比特，这是其建造通用量子计算机计划的关键，或将为拓扑量子计算铺平道路。科学家还利用谷歌的“悬铃木”（Sycamore）处理器对全息虫洞进行量子“模拟”，这一成果代表着人们距离在实验室研究量子引力的目标又近了一步。美国亚马逊云科技量子网络中心和哈佛大学的科学家开发出一种新型量子存储器，能纠错且寿命或相干时间超过2秒，为创建可扩展的量子网络铺平了道路。美国研究人员还公布了一种经典—量子混合算法，可减少量子比特在处理化学方程式时产生的统计误差或噪音，这是有史以来在真正的量子设备上进行的最大规模的量子化学计算。
