量子网最新研究进展论文
近期我国学者研究多节点量子网络取得基础性突破
量子简介：
量子（quantum）是现代物理的重要概念。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。
量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”，它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。
自从普朗克提出量子这一概念以来，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。
多节点【量子网络】取得了突破。
近期，中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟、教授包小辉等人研究量子网络取得重要进展，成功地利用多光子干涉将分离的3个冷原子量子存储器纠缠起来，为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。国际权威学术期刊《自然·光子学》日前发表了该成果，审稿人认为这是“多节点量子网络研究的里程碑”。
与现有的电子计算机网络相对应，量子网络指的是远程量子处理器间的互联互通，按发展程度可分为量子密钥网络、量子存储网络、量子计算网络三个阶段。量子通信线路无法通过挂接旁路窃听与拦截窃听，只要是被窃听就会让量子态发生变化从而改变通信内容被侦知，从而实现安全的通信。因此量子网络具有重要的应用价值。
量子网研究进展论文
北京时间1月7日凌晨，中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文，验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。
中国科学技术大学教授潘建伟表示：“我们的工作表明，量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地，如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起，并且如果大学，机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等，则可以建立全球量子通信网络。”
全球首个天地一体化量子通信网络
研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。
这项研究成果由潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作。
“论文是对上述成果的一个系统性总结，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。”中国科学技术大学在官方网站上称。
尽管研究论文是一项总结性的工作，但是意义重大。自“墨子号”量子卫星于2016年8月发射以来，研究团队在优化地面站接收光学系统、提高QKD发射系统时钟频率并应用更高效QKD协议的基础上，实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发，生成速率比之前的工作高出约40倍；研究团队还成功地将卫星与地面的安全成码距离从1200公里拓展到2000公里，相应的地面站俯仰角跨度可达170 ，几乎可覆盖整个天空。
与传统的加密不同，量子通信被认为是不可破解的，因此银行，电网和其他部门的安全信息传输的未来。量子通信的核心是量子密钥分发（QKD），它使用粒子的量子状态（例如光子）形成一串加密字符串或者密钥，在发送方和接收方之间进行的任何窃听都会更改此字符串或密钥，并立即引起注意。
目前普遍的QKD技术使用光纤进行数百公里的传输，具有很高的稳定性，但对通信信道损耗很大；而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输，将地面光纤和自由空间结合，可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。
根据中国科学技术大学介绍，按通信信道的不同，量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好，可以实现基本恒定的安全码率，在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户；在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景，可以通过卫星中转的自由空间信道连接。
量子通信网络已接入多个行业领域
2017年9月底正式开通的量子保密通信京沪干线，总长超过2000公里，覆盖四省三市共32个节点，是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。建成后，开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究，同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持万以上用户同时使用。
目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初，国家电网有限公司基于该网络，建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道，实现了电力通信数据加密传输，首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。
“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示，“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站，实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验，和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验，未来有望进一步做到可单人搬运；同时，在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷，这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”
根据《自然》论文，未来该团队将与来自奥地利、意大利、俄罗斯和加拿大的国际合作伙伴进一步扩大在中国的网络。他们还将致力于开发小型、经济高效的QKD卫星和地面接收器，以及中高地球轨道卫星，以实现空前的万公里级QKD传输。
另据中国科学技术大学介绍，在天地一体化量子通信网络大量测试结果及标准化研究的基础上，全球三大标准化组织之一ISO/IEC正在基于京沪干线的实践编制国际标准《QKD安全要求、测试与评估方法》，另一国际组织ITU也正基于京沪干线的建设模式起草可信中继安全要求、QKD网络功能架构等国际标准。
通过互联网安全传输信息的能力非常重要，但大多数情况下，窃听者仍然可以确定发送者和接收者是谁。在某些高度机密的情况下，发送者和接收者身份保持匿名是很重要的。在过去的几十年里，研究人员一直在开发通过经典网络匿名传输消息的协议，但量子网络类似协议仍处于开发的早期阶段。到目前为止，为量子网络提出的匿名方法面临着一些挑战。比如实现困难，或者要求对资源做出强有力的假设，使得它们不能在现实世界中使用。来自牛津大学、麻省理工学院、索邦大学、巴黎大学和CNRS的Anupama Unnikrishnan、Ian MacFarlane、Richard Yi、Eleni Diamanti、Damian Markham和Iordanis Kerenidis在一篇新研究论文中，提出了量子网络中匿名通信的第一个实用协议。该协议使匿名量子通信更接近于在实验室中实际演示。在最偏执的情况下，可以保证匿名：不需要信任网络玩家的诚实或计算能力，甚至不需要信任他们共享的纠缠。新协议的工作方式如下：首先，想要发送消息的玩家匿名通知接收者。然后，在协议的每一轮中，一个不可信源创建一个称为Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状态的纠缠量子态，并将其分配给参与者。然后玩家有两个选择：可以通过运行验证测试来检查状态是否真的是GHZ状态，或者他们可以使用状态进行匿名量子通信。大多数时候，玩家测试状态。如果测试失败，表明可能存在违规，则玩家将停止协议。通过这种方式，行为不端的来源很可能会被抓住。如果玩家选择使用状态进行匿名通信，则他们在GHZ状态的自己部分上执行某些操作和测量，以便在发送者和接收者之间创建“匿名纠缠”，使得他们现在通过匿名量子信道连接。使用这个通道，发送者然后可以使用量子隐形传态来匿名地向接收者发送量子消息。协议实现完美匿名的能力，取决于玩家执行完美的动作和共享完美的GHZ状态。研究人员表明，即使在存在缺陷的现实网络中，玩家仍然可以在安全参数epsilon内近乎匿名地进行通信，这方法称为“epsilon-匿名协议”。在未来，匿名传输信息的能力，对于未来量子互联网的许多潜在应用将至关重的。然而，在此期间，还需要做更多的研究工作。正在研究该协议在实验室的实验演示，同时也在研究进一步协议的概念，这些协议可以丰富量子网络提供的应用工具箱。
质子疗法最新研究进展论文
武汉大学和中国科学技术大学的医学物理研究小组利用质子治疗中发出的声波信号实现三维剂量的在线监视，期待应用于质子闪光治疗（FLASH）。论文以“基于质子感应声波信号、小波变换、机械学习的三维剂量验证”为题，发表了“生物医学和研究仪器”。
项目负责人武汉大学物理科学技术学院的彭浩教授说，与传统的放射线治疗相比，质子治疗的一个明显的优点是，由于“勃艮峰”的特性，大部分能量沉积在肿瘤的目标上可以减少对正常组织的伤害。但是在临床治疗的过程中，根据患者的解剖构造、质子束、患者的配置等，会产生射程和用量的误差，布拉格峰的堆积位置发生变化，会产生“不碰”的痛点。特别是结合闪光灯治疗，找到实时监控质子束累积量的方法是非常有益的。另一方面，闪光灯的单束超高剂量率特性（>40Gy/s）可以大大提高声波信号的幅度。另一方面，在线剂量验证更重要的是，如果出现闪光灯，一些随机不确定性会影响治疗精度，因为不能像传统治疗那样在几天内平均化。
为了解决这个难点，研究人员采用了革新的解决方案。给患者安装传感器，在治疗过程中追踪组织热膨胀（能量积累的发生）所产生的声波信号，得到人体内剂量积累的状况。在最新的研究中，除此之外，还通过利用利用小波变换的机械学习方法有效地进行特征提取，进一步减少必要的传感器数量和重构时间（以秒为单位），提高了模型的耐声音性。团队在治疗前根据患者的解剖信息和治疗计划进行分性模型的训练，根据治疗中实时测定的声波信号我们期望可以实时在线获得二维或三维剂量分布（验证精度约为2毫米）。
1980年代首次发现短脉冲的高能粒子束发出声波信号的原理，但信号幅度小，s/n比低，面临着这样的课题。随着包括闪存治疗和低噪声传感器在内的质子束技术的进步，期待研究成果的临床应用。作为下一步，小组计划在山东淄博万杰医院阳子中心、合肥永旺医学中心进行临床试验。
质子治疗是目前放射治疗最先进的治疗手段，它副作用小，有效率高，患者生存率高且生活质量高，因此受到医学界的广泛关注。质子治疗有效避免了传统治疗带来的脱发、呕吐、恶心、免疫力下降灯问题。因其比传统的放射治疗所放射的粒子束更小，在治疗时质子束到达肿瘤病灶时可以瞬间放大剂量峰值，被称为“布拉格峰值”，从而精准杀灭肿瘤细胞并且保护周边健康细胞。也许还有很多人认为放射治疗的辐射较大，治疗反而存在伤害，但笔者相信，随着质子治疗愈发得到关注，对质子的误解与不了解将会彻底消除。因为目前全球医学界十分重视质子治疗，在癌症患者满足质子治疗条件时都会建议患者进行质子治疗，这也使得他们在治疗效果上得到保障。可见，质子治疗在当代肿瘤治疗领域有着不可替代的地位，美国、欧洲、日本等国已开始大量建设质子治疗中心，我国2002年便引入质子治疗设备，并于2004正式投入使用，十几年来，患者总体生存率大幅度提高。
质子疗法是当今最先进的放疗技术之一。著名羽毛球运动员李宗伟堪称质子治疗最好的“代言人”。尽管复出被延后，可能无缘东京奥运，但他在接受了为期2个月、共33次的质子治疗后，肿瘤已消失。质子治疗的原理是将质子加速到光速70%左右，迅速穿透人体，到达肿瘤所在部位后突然降速并停止，形成尖锐的“布拉格峰”，释放出最大能量，杀死肿瘤。可以简单理解为对肿瘤的“立体定向爆破”或“精确制导”。质子治疗独特之处在于，能在提供治疗性辐射剂量的同时保留健康组织，从而减少不良事件（AEs）的发生并改善患者的生活质量。根据美国国家质子治疗协会2018年度调查，2016年接受治疗的患者数量比2012年增加了70%，2018年的患者总数仍在15000左右。不过，质子疗法也存在一定的争议。质子治疗的争论反对者认为，质子疗法不必要地增加了治疗成本。然而，几项可靠的临床研究结果表明，质子疗法让许多癌症患者真正获益。而批评者引用的研究很大程度上依赖于保险理赔的数据，研究者根据这些数据对结果和毒性进行推断。但基于保险理赔的数据并不总是反映患者在临床上实际发生的情况，不应用于临床决策。此外，一些争议是由竞争引起的。无论是在学术界中还是在私人实践中，人们和机构都倾向于宣传他们提供的服务。如果一家医疗机构提供质子治疗，而另一家不提供，那么后者可能会因害怕失去患者而对治疗持批评态度。有趣的是，一些过去对质子疗法最直言不讳的批评者，现在他们自己拥有这项技术后已成为其拥趸。这并不罕见，20年前放疗在普及的过程中也发生了同样的事。平衡成本与收益质子治疗在控制癌症、减少不良事件和提高生活质量方面提供优势明显。但要获益于这些，可能需要付出更高经济成本。这不仅适用于肿瘤放疗领域，也适用于医疗的各个领域。从好的方面来说，如今开发质子中心的成本降低。过去10年来，质子中心的费用下降了50%以上。更多的单人间中心正在建设中，在未来10年内可能会超过多人间设施。虽然单人间中心价格较低，可能没有大型治疗单元的功能，但它们确实为更多的卫生系统提供了使用这项重要技术的途径。质子治疗的价值虽然质子治疗设备的建造成本仍然很高，治疗费用也比传统放疗要高。但质子疗法可以被视为一项改善患者预后和长期生活质量的投资。随着医学的进步，患者的生活质量和寿命将继续提高。60多岁的癌症患者可能还有20到30年的预期寿命。因此，我们需要充分评估这究竟意味着什么，不仅在治疗方面，还要考虑在处理长期不良事件和管理成本方面。最近一项对癌症幸存者的研究发现，每12个癌症患者中就有1人（约8%）最终发展出与第一种癌症无关的第二种癌症。并且第二种癌症通常是致命的，55%的患者因此死亡，但只有13%的人死于第一种恶性肿瘤。这些发现的重要性在于，患者在一生中所能忍受的治疗量是有限的。治疗初始癌症时医生并不总是会考虑患者的终身治疗耐受性，如果第二种癌症发展，这一因素就变得至关重要。质子疗法不仅提供了一种控制最初癌症的方法，而且还将初级治疗的毒性降至最低，在必要时为第二种癌症提供了更多的机会。这是一个很好的例子，说明质子疗法的附加值很难测量，短期内无法计算。随着癌症幸存者数量的快速增长，尽量减少治疗的影响并保持良好的癌症控制效果是很重要的。质子疗法只是许多有助于实现这一目标的机制之一。洛马林达大学质子治疗中心《自然》杂志曾如此评价质子治疗：如果不考虑价格因素，大多数局部肿瘤患者都应选择质子治疗。质子疗法在美国使用了几十年，现在在美国29个中心都可以使用。近年来，全球质子治疗中心数量大约翻了一番，共有约80家质子治疗中心，美国约占40%。美国的质子治疗技术全球领先。早在1990年，汉鼎好医友合作医院——洛马林达大学（Loma Linda）医学中心便率先开展质子治疗。每天约有100名患者在该质子中心接受治疗，其中前列腺癌患者几乎占了一半。此外，儿童癌症也是该中心收治的常见病种，主要是脑肿瘤，最小的患者只有2岁。而目前中国质子治疗还处于起步阶段，在技术、经验、适应症方面都与美国存在较大差距。由于国内肿瘤患者太多，仅有的几家质子治疗中心供不应求，且缺乏有经验的放疗医师。因此在经济条件允许的情况下，去国外接受质子治疗成为许多患者的更好的选择。不过，汉鼎好医友提醒：不应将质子治疗神化，是否接受质子治疗需要充分考虑利弊和潜在的获益。质子治疗并非万能，也有一定的适应症。对于非实体肿瘤（如淋巴瘤、白血病等血液肿瘤）、已有多发远处转移且转移灶在3个以上的肿瘤、同一部位1年内接受过放射或放射性粒子植入治疗等患者，质子治疗并不一定适合。另外，赴美就医本身对患者的身体、经济等方面的条件有着较高的要求，且存在诸多风险。因此并不提倡盲目赴美就医。不妨先请美国放疗专家进行远程会诊，评估赴美接受质子治疗的必要性和可行性。如您想了解更多关于质子治疗的相关信息，欢迎后台留言
2022上半年国内重大科技成果1.人工智能MOML算法保障冬奥气象预报相比夏奥，冬奥会受天气影响更大。在中国科学院院士、北京大学副校长、北京大学重庆大数据研究院首席科学家张平文领衔下，该院研究团队参与了国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项项目“冬奥赛场定点气象要素客观预报技术研究及应用”课题研究，开发出人工智能MOML算法赋能天气预报模型，使预报更精准。据了解，MOML算法在温度、湿度、风速、风向等天气要素上已取得突破，不仅可以很好地辅助预报员，大幅减少预报员的工作量，相比常规方法来说，它将预报的准确性提高了10%以上。2.“墨子号”实现1200公里地表量子态传输2022年5月6日，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。相关研究成果日前在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。3.瞄准肿瘤治疗前沿，质子装置国产化加速2022年5月，首台国产质子治疗示范装置180度旋转束治疗室在上海交通大学医学院附属瑞金医院启用，首批患者接受治疗。质子治疗是世界上最先进的肿瘤治疗手段之一，有治疗精准、副作用小、患者生活质量高等优点。4.迄今构建规模最大的小鼠单神经元全脑投射图谱问世在我国科学家努力下，迄今构建规模最大的小鼠单神经元全脑投射图谱问世。2022年3月31日，国际学术期刊《自然一神经科学》以封面文章形式在线发表了相关研究论文。据介绍，神经元在大脑中的长程投射，如同交通网络中的干线一样，至关重要。这项最新研究，在国际上率先重构了小鼠大脑前额叶皮层6357个单神经元的全脑投射图谱，是此前国际上所有研究小鼠单神经元全脑投射数量的两倍以上。研究还揭示出前额叶皮层内部联接和外部投射的规律，提出前额叶皮层可能的工作模型。5.神舟十三号搭载的作物种子顺利出舱解密太空育种2022年4月26日，神舟十三号载人飞船返回舱在京完成开舱。中国农业大学等单位搭载的作物种子顺利出舱。据了解，此次搭载神舟十三号返回的不仅有中药材种子，还有水稻、食用菌、生菜等各类植物种子。它们来自不同地区、单位，有些侧重于基础研究，有些则侧重于品种培育。太空育种，也称航天育种、航天诱变育种，是利用太空的特殊环境诱使植物种子发生基因变异，进而选育植物新品种、创造农业育种材料、丰富基因资源，是一种将辐射、宇航、育种和遗传等学科综合起来的高新技术。与传统育种技术相比，太空育种最大优势在于空间诱变材料的变异率高、育种周期短，可在相对较短时间内创制出高产、早熟、抗病等性状优良的种质资源。6.我国创造大气科学观测世界纪录2022年5月15日凌晨1时许，“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空，开启第二次青藏科考“巅峰使命”珠峰科考的浮空艇观测任务。此次执行观测任务的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，是我国自主研发的系留浮空器，长55米，高19米，体积9060立方米。主要用于观测海拔9000米高空大气组分垂直变化和传输过程，搭载了水汽稳定同位素分析仪以及黑碳、粉尘、甲烷/二氧化碳和风温湿压观测仪。获得的青藏高原海拔9000米高空的大气组分变化科学数据，可以研究、追踪区域水循环，为揭示“亚洲水塔”水的来源提供关键科学数据和理论基础，也可为全球变暖背景下青藏高原水一生态一人类活动链式变化应对策略的提出提供重要科学依据。7.“探索二号”搭载“深海勇士”号探秘深海冷泉2022年5月11日，“探索二号”科考船搭载着“深海勇士”号返航，圆满完成2022年度深海原位科学实验站第一航段任务——深海原位实验室在南海冷泉区的海试任务。在完成深海原位实验室海试任务的同时，通过“深海勇士”号在南海冷泉区开展了冷泉流体渗漏的生态环境效应科考，获取了海马冷泉区及其东北方向的两处新生冷泉活动区一批重要的流体、沉积物和生物样本，并通过深海原位实验室对其中的一处渗漏口进行了流体组分、微生物群落等的72小时原位观测。冷泉系统是一种深海自然现象，由富含甲烷的流体渗漏至海底而形成。这次科考也对进一步揭开南海冷泉的神秘面纱提供了丰富的资料。2021年国内重大科技成果1.异源四倍体野生稻快速驯化获突破中国科学院种子创新研究院／遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向。2.“祖冲之号”“九章二号”量子计算原型机研制成功5月8日，中科大团队制造的“祖冲之号”，打破了量子计算机最大量子比特数的世界纪录。它以一个62比特的超导量子计算原型机，实现了可编程的二维量子行走。10月，它又升级到了“祖冲之二号”，可以操纵66个比特。10月，中国科大、中科院上海微系统与信息技术所等构建了113个光子的“九章二号”，处理“高斯玻色取样”速度比目前最快的超级计算机快1024倍，进一步提供了量子计算加速的实验证据。这两台计算机的问世，意味着我国量子计算机已进入时代，我国在量子计算领域的优越性再次增强（国外称之为“量子霸权”），目前全球只有中美两个国家实现了量子霸权。3.我国首次火星探测任务天问一号着陆火星2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国人的印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。6月11日，国家航天局举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。在中国航天发展史上，天问一号任务实现了6个首次，一是首次实现地火转移轨道探测器发射；二是首次实现行星际飞行；三是首次实现地外行星软着陆；四是首次实现地外行星表面巡视探测；五是首次实现4亿公里距离的测控通信；六是首次获取第一手的火星科学数据。天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器组成。其三大目标是环绕、着陆和巡视。4.“拉索”发现迄今最高能量光子2021年5月17日，《自然》发表的一项最新成果，改变了人们对银河系的传统认知：位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）在银河系内发现2个能量超过1拍电子伏特（PeV，1000万亿电子伏特）的光子，这2个超高能光子分别来自天鹅座和蟹状星云，其中1个光子能量高达。“这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了超高能伽马天文学的时代。”中科院高能所研究员、“拉索”首席科学家曹臻说。7月9日，《科学》报道“拉索”精确测量了高能天文学标准烛光的亮度。科学家们确认，这个标准烛光就是由宋朝记录的“天关客星”经千年演化形成的著名天体——蟹状星云。“拉索”测量了标准烛光在2400倍的能量范围内的亮度，尤其是在能量最高的超高能伽马波段测定了新标准。5.神舟两次成功发射中国人长期驻守太空2021年6月17日，神舟十二号载人航天飞船成功发射，并与天和核心舱成功完成对接。9月17日三位宇航员（聂海胜、刘伯明、汤洪波）回到地球。神舟十二号是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务。2021年10月16日，神舟十三号将另外三名航天员（翟志刚、王亚平、叶光富）送上太空，他们要驻留半年，这也是空间站航天员乘组一般的驻留周期。这意味着，中国的载人航天迈过试验阶段，实现太空往返常态化。中国的空间站即将成为人类探索宇宙的主力阵地。神舟十三号是中国空间站关键技术验证阶段第六次飞行。6.金沙江白鹤滩水电站投产发电2021年6月28日，世界第二大水电站——白鹤滩水电站，首批机组正式投产发电。白鹤滩水电站位于云南和四川交界的金沙江干流上，是当今世界在建的规模最大、难度最高的水电工程。它的最大坝高289米，排名世界第三；总装机容量达1600万千瓦，仅次于三峡水电站。主席为此致贺信指出：“白鹤滩水电站是实施西电东送的国家重大工程，是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，实现了我国高端装备制造的重大突破。”7.首次实现淀粉全人工合成中科院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，取得原创性突破。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。这一合成生物学领域重大原创突破，有望对粮食生产产生革命性影响，对生物制造产业的发展具有里程碑意义。8.凯勒几何两大核心猜想被证明2021年11月初，媒体报道，《美国数学会杂志》发表了中国科学技术大学几何物理中心创始主任陈秀雄教授与合作者程经睿在偏微分方程和复几何领域取得的“里程碑式结果”。他们解出了一个四阶完全非线性椭圆方程，成功证明了“强制性猜想”和“测地稳定性猜想”这两个国际数学界60多年悬而未决的核心猜想，解决了若干有关凯勒流形上常标量曲率度量和卡拉比极值度量的著名问题。9.我国首个抗新冠病毒特效药获批上市12月8日，国家药品监督管理局宣布，应急批准腾盛华创医药技术公司的新冠病毒中和抗体联合治疗药物安巴韦单抗注射液及罗米司韦单抗注射液注册申请。这是我国首个获批的自主知识产权新冠病毒中和抗体联合治疗药物。此获批标志着中国拥有了首个全自主研发并经过严格随机、双盲、安慰剂对照研究证明有效的抗新冠病毒特效药。10.“嫦娥五号”样品重要研究成果先后出炉2021年10月19日，中国科学院发布“嫦娥五号”月球科研样品最新研究成果。科研人员利用超高空间分辨率铀—铅（U-Pb）定年技术，对“嫦娥五号”月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，确定玄武岩形成年龄为±亿年，表明月球在20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动时间长了约8亿年。
新冠最新进展研究论文
多地公布新冠感染率调查情况为丶什么有些人染上预情会呼吸困难是由于我国流行的新冠病毒主要攻击人的上呼吸道，严重的会感染到肺，所以有些人严重的感染者就会呼吸困难
媒体：北京、天津、河北病例均为同一病毒序列，同属欧洲家系澎湃新闻 11-12 14:58 @健康时报 11月11日消息，11月8日，天津市疾控中心对本市第138例本土确诊病例，进行了新冠病毒全基因组高通量测序和序列分析。测序分析结果显示：与北美3至6@健康时报 11月11日消息，11月8日，天津市疾控中心对本市第138例本土确诊病例，进行了新冠病毒全基因组高通量测序和序列分析。测序分析结果显示：与北美3至6月份流行毒株高度近似，属于L基因型欧洲家系分支II。11月10日，天津市疾病预防控制中心对本市第93例（搬运工王某某）新冠肺炎无症状感染者的呼吸道标本，进行新冠病毒全基因组高通量测序和序列比对。11日测序分析结果显示：属于L基因型欧洲家系分支I。健康时报记者梳理发现，从北京新发地疫情到此前6月份天津的第137例病例，再到河北6月份新冠病例，再到本次天津新发本土病例，病毒测序结果均为同一病毒序列，同属欧洲家系！北京疫情新冠病毒为“L基因型欧洲家系”6月11日北京出现新发地疫情，截至7月5日，共有确诊病例335例。6月18日中国疾控中心就已通过“新型冠状病毒国家科技资源服务系统”正式发布2020年6月北京新发地新冠疫情及病毒基因组序列数据。三条数据来自北京市确诊病例基因组序列数据NMDC60013902-01、NMDC60013903-02以及环境样本基因组序列数据NMDC60013903-03。6月26日，中国疾病预防控制中心官网发布的《2020年6月北京新型冠状病毒肺炎疫情进展》称，北京本次疫情流行的新冠病毒为“L基因型欧洲家系分支Ⅰ”。此前，北京市疾病预防控制中心、中国医学科学院病原生物学研究所、中国科学院北京基因组研究所、清华大学、北京大学的研究人员在《国家科学评论》（National Science Review）上发表题为“北京新冠肺炎疫情再现可能源于冷链食品污染”的研究论文。对今年6月北京疫情相关病例、环境与食品等样品的核酸测序和病毒基因组序列分析，与新冠病毒基因序列数据库比对，发现除C6026T之外，具有其它7个突变位点的病毒主要存在于欧洲。天津6月第137例病例与北京新发地病毒序列完全相同6月17日,天津市新增1例本土新冠肺炎确诊病例，为天津的第137例确诊患者。但奇怪的是，患者未出天津，未接触确诊者，无疑似病例和确诊病例接触史。6月21日，天津市疾控中心对天津第137例确诊病例呼吸道标本的新冠病毒全基因组高通量测序和序列分析，中国疾控中心复核，确认与北京新发地市场相关病例的病毒序列完全相同，属于L基因型欧洲家系分支Ⅰ。河北6月新发病例与北京病例样本的全基因组序列100%相同6月15日，河北省新增报告新型冠状病毒肺炎确诊病例4例。健康时报记者梳理河北省卫健委官网相关信息发现，6月河北疫情雄安新区共确诊新发地相关确诊病例累计13例，无症状感染者累计6例。7月10日，中国疾控中心公布了“2020年6月至7月北京新型冠状病毒肺炎疫情进展（二）”，其中指出，河北、天津市的确诊病例样本新冠病毒全基因组高通量序列与北京病例样本的全基因组序列100%相同，同样存在相应的变异位点，同属于新型冠状病毒L基因型欧洲家系分支Ⅰ。11月天津第138例病例，也为L基因型欧洲家系分支11月8日,天津通报，11月7日天津新增本地确诊病例1例，系天津海联冷冻食品有限公司装卸工人，为天津市的第138例本土确诊病例。10日，天津再公布1例无症状患者，为滨海新区东疆港一名冷链搬运工，王某某，男，48岁，系天津在全市冷链从业人员和冷冻货品核酸检测“两个全覆盖”排查中发现，为天津第93例无症状感染者。随后，天津市疾控中心对本市第138例本土确诊病例呼吸道标本和相关冷库环境涂抹样本，并进行了新冠病毒全基因组高通量测序和序列分析。11月9日测序分析结果显示：与北美3至6月份流行毒株高度近似，属于L基因型欧洲家系分支II。11月10日，天津市疾病预防控制中心对本市第93例（搬运工王某某）新冠肺炎无症状感染者的呼吸道标本，进行新冠病毒全基因组高通量测序和序列比对。11日测序分析结果显示：属于L基因型欧洲家系分支I。专家：说明都是国外输入这几次国内新冠病毒毒株为何均为“L基因型欧洲家系”？中国疾控中心副研究员张宇告诉健康时报记者，目前国外疫情处于高位也比较普遍，“L基因型欧洲家系分支I”和“L基因型欧洲家系分支II”在多个国家可能都有存在。国内多次疫情同一病毒序列均为欧洲家系，说明近期国内发生的疫情都是源于国外输入。但有由于病毒传播的复杂性，再加上流行病学调查溯源工作难度大，因此并不能完全判断新冠病毒来自同一区域或某几个国家。根据梳理目前新冠毒株基因序列测序结果来看，国外的新冠疫情现在仍处于高位，国内的新冠防疫压力仍然很重，目前的工作重点仍然是外防输入、内防反弹。一方面要关注境外输入病例的闭环管理，防止发生境外输入病例关联本土病例。另一方面，做好进口冷链外包装的检查工作，做好进口冷链相关人员的防护工作，防止由物传人的情况发生。（原题为：《天津、河北与北京新冠病例均为同一病毒序列，同属欧洲家系》）(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)推荐文章：国家卫健委医政司司长：我国感染新冠出现肺炎人群约占8% 国家卫健委医政司司长：我国感染新冠出现肺炎人群约占8%国务院联防联控机制连开两场发布会，今日聚焦第十版防控方案 国务院联防联控机制连开两场发布会，今日聚焦第十版防控方案
中央研究院基因体研究中心马彻研究员及詹家琮研究技师合作，证实从白扁豆萃取出的蛋白质FRIL可抓住新冠病毒表面的糖分子，进而抑制病毒感染、阻断其传播，提供新的抗疫研发方向。（照由中研院提供）
中央研究院基因体研究中心马彻研究员及詹家琮研究技师合作，证实从白扁豆萃取出的蛋白质FRIL可抓住新冠病毒表面的糖分子，进而抑制病毒感染、阻断其传播，提供新的抗疫研发方向。该研究论文已于7月24日刊登于《细胞报告》（Cell Reports）。
「白扁豆」萃取蛋白可有效抑制病毒
詹家琮长年在中草药里找寻传染病的科学解方，经过实验发现，《本草纲目》提过的「白扁豆」可有效抑制流感病毒，其效果远超过其他四百多种中药，更与常见的西药相当，并发现关键就是蛋白质FRIL。
詹家琮表示，从白扁豆萃取出的FRIL，其结构如同一颗极小型的消波块（约7奈米立方），有四个完全一样、向外突出的端点，这些端点会与糖分子产生结合作用，因此，一个FRIL可同时抓住在其周围的多个糖分子。由于冠状病毒表面的棘蛋白与流感病毒表面一样，皆布满了糖分子，研究团队在今年疫情爆发后，便立即着手将流感研究延续至新冠病毒的测试。
如同金钟罩铁布衫加入FRIL细胞感染率大幅下降
在先前的流感实验中，团队发现，在普通的细胞内，流感病毒可长驱直入到细胞核内，造成感染，并在数小时后导致细胞坏死，但在加入FRIL的细胞中，细胞核如同多了金钟罩铁布衫，流感病毒无法进入，感染率大幅下降至10%以下；在新冠病毒的细胞实验中，团队也发现，新冠病毒无法进入经FRIL处理的细胞的细胞膜，有效抑制感染至5%以下。
极少量FRIL即可抓住病毒成果仍属基础 今年4月，研究团队在取得台湾大学疾管署提供的病毒株后（hCoV-19/Taiwan/NTU04/2020），便开始测试FRIL对新冠病毒的抑制能力。经实验发现，只要极少量的FRIL，就可以抑制SARS-CoV-2 感染细胞，甚至在感染以后才给予FRIL都有显著的效果。不过，马彻强调，目前的成果仍属基础研究，要进一步将研究转化成治疗或预防的医药用品，还有很长的一段路。
量子态测量研究进展论文
近期，科学家获量子领域研究重大突破：首次实现按需读出量子比特，并将量子态保持超过5秒。
量子技术为许多技术应用带来了希望，比如建立防御黑客的通信网络，又例如能够加速发明新药的量子计算机。量子计算机运行的是能够存储量子信息的量子比特。
但科学家仍致力于研究如何轻松读取量子比特中保存的信息，以及增加量子信息的保存时间(即量子比特的相干时间，通常限于微秒或毫秒内)。
美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学研究人员在此类研究中取得两项重大突破：他们实现了按需读出量子比特，将量子态保持超过5秒，创下了最新世界纪录。此外，研究人员的量子比特由廉价且常用的碳化硅材料制成，这种材料可广泛应用于灯泡、电动 汽车 和高压电子设备中。相关成果近期发表在《科学进展》(Science Advances)上。
“增强一万倍的信号”
研究人员的第一个突破是使碳化硅的量子比特更容易读取。
每台计算机都需要一种方法来读取被编码成比特的信息。对于半导体量子比特，典型的读出方法是用激光寻址量子比特，并测量反射回来的光。但这个过程需要非常有效地检测光子。
研究人员使用精心设计的激光脉冲，根据量子比特的初始量子状态(0或1)，将单个电子添加到其量子比特中，然后用激光读取量子比特。
研究人员称，反射的光反映了电子是否存在，信号强度几乎增强了一万倍。论文第一作者、芝加哥大学研究生Elena Glen表示，“通过将脆弱的量子态转化成稳定的电子电荷，我们可以更容易地进行状态测量。通过信号增强，每次检查量子比特处于什么状态时，都能获得一个可靠的答案。这种类型的测量被称为‘单次读出’。有了它，我们可以解锁很多有用的量子技术。”
借助单次读出方法，科学家们还能使量子态尽可能持久，而以往，量子比特很容易因为环境噪声而丢失信息。
研究人员为此培养了高度纯化的碳化硅样品，以减少干扰其量子比特功能的背景噪声。然后通过对量子比特施加一系列微波脉冲，延长量子比特保存信息的时间。延长量子比特相干时间有重要的作用，例如未来量子计算机能处理非常复杂的操作，或者量子传感器能检测到极其微小的信号。
“这些脉冲通过快速翻转量子态，将量子比特与噪声源和误差解耦，”论文共同第一作者Chris Anderson说，“每一次脉冲就像是在量子比特上按下了撤销按钮，消除了脉冲之间可能发生的任何错误。”
“量子态保持超5秒”
研究人员表示，目前量子态保持超过5秒的纪录，意味着在量子态被打乱之前可以执行超过1亿个量子操作。
“在这样的时间尺度上保存量子信息非常罕见。”项目首席研究员、阿贡国家实验室高级科学家David Awschalom说，“5秒钟的时间足以将光速信号发送到月球并返回。即使在绕地球近40圈后，这种光仍能正确反映量子比特的状态，这为制造分布式量子互联网铺平了道路。”
研究人员认为，此次研究将碳化硅带到了量子通信平台的最前沿。由于碳化硅廉价且常用，很容易用于多种设备中，因此碳化硅材料有助于扩大量子网络规模。
科学家们还看到了这项研究的多种潜在应用。
“单次读出的能力开启了一个新的机遇：利用碳化硅量子比特发射的光来帮助开发未来的量子互联网，”Glen说，“像量子纠缠这样的基本操作，一个量子态可以通过读取另一个量子态来了解，现在已经在碳化硅系统中实现了。”
研究人员基本完成了一个转换器，可以将量子态转换到电子领域。“我们希望创造对单个电子敏感的新一代器件，同时也容纳量子态。碳化硅能够做到这两点，这就是我们为什么认为它具有前途。”Anderson表示。
研究人员认为，通过创建一个可在普通电子设备中制造的量子比特系统，未来有望利用可扩展且具有成本效益的技术，为量子领域的创新开辟一条新途径。
观察者网3月8日从中国 科技 大学获悉，该校郭光灿院士团队在高维量子密码领域的研究中取得新进展：该团队韩正甫教授研究组利用量子态的不同自由度之间的映射方法，设计并实验验证了一种保真度和稳定性极佳的高维量子密钥分发方案。该研究成果日前发表在《物理评论应用》上。 高维量子密钥分发利用高维量子态编码，可以在单个量子态上加载多于1比特的经典信息，从而有效提高安全密钥生成率；同时，高维量子密钥分发可以容忍更高的系统误码率，因此具有更强的抗噪能力。与BB84协议等常用的二维量子态编解码技术相比，实现光子轨道角动量等高维量子态的高保真、高速率编解码的难度显著提升。因此，现有的高维量子密钥分发技术仍停留在原理验证阶段。制约该技术实用化发展的核心问题是高维量子态的制备、传输和测量。 图1. 基于不同自由度之间态映射的高维量子态(a)-(b)制备和(c)测量方法 科研人员基于光子的偏振-轨道角动量不可分离态，提出了偏振和轨道角动量双自由度之间的态映射方法和实现方案，进而实现了对高维量子态的高精度制备和测量。该方案在操控光子偏振态的同时，可以通过映射装置同时高精度的操控光子的轨道角动量量子态，从而实现高保真度的信息加载和提取。与现有技术相比，该方案的最大优势在于编解码过程不需要进行光子态的干涉操控，因而具有很低的本底误码率和极佳的稳定性。 由于该系统只需操控光子的偏振态，有望实现与二维量子密钥分发系统相同的高工作速率，因此具有很好的应用潜力。该研究工作为解决高维量子密钥分发的态制备和态测量两大难题开拓了一条有效的解决思路，为高维量子密钥分发技术的实用化起到了积极的推动作用。 论文链接：