弹道输运二维pn结中实现了电子光学的观测

中科院金属研究所磁性材料与磁学研究部与美国哥伦比亚大学、弗吉尼亚大学等团队合作，在弹道输运二维pn结中实现了电子光学的观测，研究成果发表于《科学》。该研究通过局域的石墨门电压和远程硅片门电压的调控，该型异质pn结能够借助弱磁场下的磁聚焦手段测量得到高信噪比电子折射行为，首次得到了单位斜率的类光学电子正负折射。通过这项工作，研究队伍间接地提取了电子在石墨烯pn结界面斜入射角度与透过率之间的联系，通过与理论的比对，推算出研究制备的pn结宽度约为70nm。同时，模拟计算得到的结果与实验数据高度吻合。该工作为电子光学实验及其新型全电控电子开关等方面的应用与发展奠定了基础。

光控微流体新技术

复旦大学俞燕蕾教授团队采用新型液晶高分子光致形变材料，构筑出具有光响应特性的微管执行器，并通过微管光致形变产生的毛细作用力，实现对包括生物医用领域常用液体在内的各种复杂流体的全光操控，研究成果发表于《自然》。微量液体传输涉及诸多领域，如昂贵液体药品的无损转移、微流体器件与生物芯片中的液体驱动等。伴随微流体芯片的自身尺寸不断缩小，功能单元数量日益增多，相应的外部驱动设备和管路越来越复杂和庞大。微流控系统的进一步简化成为制约微流体领域发展的瓶颈。过去的光控微流体，由于材料与驱动机制的限制，传输速度很慢，适用的液体种类也很少，距离实用化还相当遥远。要解决这一难题，亟待从根本上实现微流体器件构筑材料与驱动机制两方面的突破与创新。

预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输

中国科学技术大学潘建伟、张强等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、清华大学、上海交通大学等研究机构合作，在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输，为未来可扩展量子网络的构建奠定了坚实基础，相关结果发表于《自然-光子学》。研究团队开发了适合光纤网络传输的时间相位纠缠光子源，然后通过发展皮秒级的远程光同步技术和使用光纤布拉格光栅进行窄带滤波，成功地解决了两个独立光子源之间的同步和干涉问题；接着开发了针对远距离光纤所造成的延迟和偏振涨落以及实验系统的稳定性等问题的主动反馈系统；最后利用中科院上海微系统所开发的超导纳米线单光子探测器，在30公里链路上实现了满足上述三要素的量子隐形传态实验。

创纪录高亮度高品质电子束

中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室徐至展院士、李儒新研究员带领研究团队，提出了级联尾波场加速新方案，突破了激光尾波场加速中能散度难以压缩等重大技术瓶颈，实验获得了高亮度、高品质的高能电子束，电子束六维相空间亮度远高于目前国际上报道的同类研究结果，在国际上首次接近了最先进的直线加速器上所能获得的电子束亮度。相关研究结果发表于《物理评论快报》。超强超短激光驱动的尾波场电子加速器具有比传统的射频加速器高出三个量级以上的超高加速梯度，为实现小型化的高能粒子加速器等提供了全新技术途径，也将对未来的同步辐射装置、自由电子激光以及高能物理研究等带来深远的影响。

超冷原子量子模拟

北京大学量子材料科学中心刘雄军组和中国科学技术大学相关研究人员的联合团队从理论上提出并在实验上人工合成超冷原子的二维自旋轨道耦合，测定了由自旋轨道耦合导致的新奇拓扑物性，研究成果发表于《科学》。刘雄军带领的理论小组提出了“拉曼光晶格的量子系统”。基于该系统，不仅可完好地实现二维人工自旋轨道耦合，并能得到如量子反常霍尔效应和拓扑超流等深刻的基本物理效应。基于该理论方案，中国科学技术大学潘建伟、陈帅和邓友金等组成的实验小组在发展激光和磁场精确调控技术的基础上，成功地构造了拉曼光晶格量子系统，合成二维自旋轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体。进一步研究发现合成的自旋轨道耦合和能带拓扑具有高度可调控性。

组装分子“面旋转”多面体实现二维手性向三维手性传递

厦门大学化学化工学院曹晓宇课题组以三聚茚为组装基元，实现了一系列新型手性分子多面体的可控组装。该类多面体具有独特的面方向性，可通过多面体顶点或动力学调控其面方向性，相关组装机理亦得到理论计算论证及动力学实验的验证，相关研究成果发表于《自然-通讯》期刊上。自然界中正二十面体病毒衣壳的面上蛋白质亚基具有朝同一方向“旋转”的特性，三甲酰基修饰的三聚茚衍生物与1，2-二胺通过动态共价键组装成[4+6]分子多面体。该研究实现了具面方向性分子多面体这种全新的手性多面体，此设计策略可将其他具面方向的分子构筑基元拓展到更多分子多面体中，进而用于分子识别、手性拆分或不对称催化等领域。

统计物理方法处理机器学习

中科院理论物理研究所张潘副研究员将自旋玻璃理论与消息传递算法用于机器学习中的统计推断和神经网络等理论问题，相关研究成果发表于《物理评论X》。包括深度学习在内的机器学习研究近年来发展迅速，掀起了人工智能领域新一轮热潮，并使人工智能成为大众广泛讨论的议题。机器学习程序，例如谷歌公司的 Alpha Go，在语音分析、围棋、图像识别等方面之所以取得巨大的成功，其中最重要的原因是用来进行模型训练的数据量在不断增大，而且计算性能的快速提高使得可以构建的模型尺寸也在快速增大。大数据的涌现为统计物理应用于这个快速发展领域提供了极好的契机。

鼻咽癌治疗新技术

中山大学附属肿瘤医院马骏团队牵头全国10个临床研究中心共同参与一项三药联合化疗方案（简称TPF）治疗局部晚期鼻咽癌的大型前瞻性Ⅲ期临床试验，相关成果发表于《柳叶刀-肿瘤学》。全球40%的鼻咽癌发生在中国，其中以广东最多。由于鼻咽癌发病部位隐蔽，初次到医院就诊的患者中70%以上已伴有周围颅骨侵犯和颈部淋巴结转移。国际指南推荐的同期放化疗后给予强化的3个疗程的辅助化疗（简称PF）并不适于中国人。最新治疗方案在鼻咽癌最常用的PF双药基础上，加用新型的化疗药物多西他赛（T），组成TPF方案。TPF诱导化疗联合同期放化疗将3年无瘤生存率从72%提高到80%，3年总生存率从86%提高到92%，3年无远处转移生存率从83%提高到90%，不良反应可控。