新浪微博
来源： 发布时间：2020-01-03
Nature
斑马鱼睡眠的神经特征
Nature封面：一只正在睡觉的白点河豚鱼。Nature杂志第7764期封面文章报道了鱼是怎么睡觉的。虽然科学家已经在哺乳动物、鸟类和爬行动物中识别并定义了各种睡眠阶段，但是，尚不清楚这些阶段对鱼类等其他脊椎动物是否同样适用。来自斯坦福大学的研究人员利用无侵入分子、成像和生理学工具，观察到斑马鱼的神经特征可以分为至少两个不同的睡眠阶段，这类似于其他生物体中发现的慢波睡眠期和快速眼动期。在鱼类中发现此类特征表明，脊椎动物的大脑可能在4.5亿年前就已出现了这些睡眠阶段。
硅中磷施主电子之间的双量子比特门
Nature封面：量子逻辑。Nature杂志第7765期封面文章报道了硅中磷施主原子的电子之间的一个纳秒双量子比特交换门。基于磷原子电子自旋量子比特展现出作为量子计算平台的巨大潜力。为了创造逻辑门（处理器的基本组成），电子自旋被非常紧密地放置在一起，从而实现强相互作用和高速逻辑门操作。科学家在原子尺度上设计量子比特布局及其相关的控制电路，对自旋态进行高保真读出。这一高速交换门的成功实现，使得基于硅中电子自旋量子比特的大规模量子电路距离现实更近了一步。
异二聚体ABC外向转运蛋白在翻转状态下的构象空间
Nature封面：镶嵌在细胞膜中的多个TmrAB蛋白复合物（蓝色和黄色）。Nature杂志第7766期封面文章报道了名为TmrAB的ABC外向转运蛋白在动态下的8张结构快照，呈现了该蛋白在转运底物过程中的各种构象。ABC外向转运蛋白是细胞膜中一类具有高度活性的分子机器。它们会从细胞内排出各种物质，因而参与了许多关键过程，包括适应性免疫和多药耐药。研究人员使用冷冻电子显微镜在成像过程中捕捉到了这些状态，该方法也应适用于其他转运蛋白，包括很多与人体生理学和疾病密切相关的转运蛋白。
混合式“天机芯”架构帮助向人工通用智能迈近
Nature封面：芯片。Nature杂志第7767期封面文章报道了施路平和他同事设计的“天机芯”（Tianjic），一款将两种方法集成到同一个混合平台的电子芯片。发展人工通用智能的方法主要有两种：一种基于神经科学，试图构建类似大脑的电路；另一种以计算机科学为基础，让计算机运行机器学习算法。“天机芯”具有多个可轻松重构的功能核，能同时支持机器学习算法和类脑电路。为了展示这种方法的潜力，研究人员将芯片集成到一辆无人智能自行车中，该自行车可以实现自平衡、语音控制、探测和避障，所有这些功能都源于“天机芯”能够同时处理多种算法和模型。
Science
登月计划
Science封面：尼尔·阿姆斯特朗的影子投射在月球表面。这张照片是1969年7月21日阿姆斯特朗拍摄的，作为阿波罗11号着陆点全景的一部分，当时巴兹·奥尔德林正在部署科学仪器。太阳就在阿姆斯特朗的正后方，在他的头盔周围形成了一个明亮的光环。相机光学器件引入了黑十字，用于畸变校准。Science杂志第6450期封面文章回顾和展望了人类登月计划。50年前的1969年7月20日，人类首次登上另一个世界的表面，当时阿波罗11号登月舱在月球上着陆。
在潮汐冰川直接观测海底融水和地下几何形态
Science封面：冰川前缘的海底融冰正在以比预期更快的速度流入海洋。Science杂志第6451期封面文章报道了冰川损失导致海平面上升，影响海洋环流和生态系统生产力，预测冰川的变化很大程度上取决于海底融化的无约束理论。这部分冰山是从阿拉斯加东南部的勒孔特冰川崩解出来的，造成质量损失，使冰原不稳定，并导致海平面上升速度加快。该研究使用重复的多波束声呐测量来成像潮汐冰川表面，记录与融化和崩解模式相关的时间变量、三维几何结构。研究观测到融化速度比理论预测值高出两个数量级，对冰川损失的模拟结论提出挑战。
中国CRISPR革命
Science封面：番茄幼苗发芽。Science杂志第6452期特刊报道了中国在利用CRISPR基因编辑技术改良作物方面走在了前列。自2012年人类发现CRISPR能用于基因编辑以来，不到10年的时间，与其相关的论文从最初的127篇，已飞速增长到了14000多篇，增幅超过100倍。中国在CRISPR技术上投入了大量资源，并快速发展成了全球的CRISPR大国之一。其中，农业与医药是其应用的主要前沿。在普利策中心（Pulitzer Center）的协助下，Jon Cohen先生拜访了5座位于中国的CRISPR大城市，汇总成5篇文章，以特刊形式发表介绍。
发生在位于宇宙学距离的大质量星系的一个快速射电暴
Science封面：在位于澳大利亚西部的射电望远镜——澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）上方看到的银河系。Science杂志第6453期封面文章报道了单脉冲FRB180924在距离一个发光星系（红移0.3214）中心四千秒差距位置的干涉定位。不重复的单脉冲快速射电暴（FRB）观测的位置精度不够，难以定位到单个宿主星系。该报道的FRB不重复，其本身与其宿主星系的性质与其他精确定位的FRB源明显不同。沿视线方向其积分电子柱密度与星系际介质的模型非常吻合，表明部分FRB是探测宇宙中重子成分的可靠证据。
量子科技
利用“墨子号”量子科学实验卫星率先开展引力诱导量子纠缠退相干实验检验
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、范靖云等与美国加州理工学院、澳大利亚昆士兰大学等单位的人员合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。研究论文发表于Science。在“墨子号”现有500公里轨道高度下，纠缠退相干现象将表现得比较微弱。为了进一步进行确定性的验证，未来需要在更高轨道的实验平台开展研究。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验，将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。
掺杂量子点中的“声子瓶颈”动力学现象
中国科学院大连化学物理研究所光电材料动力学特区研究组研究员吴凯丰团队在半导体量子点热电子驰豫动力学研究方面取得新进展。研究论文发表于Nature Communications。首次观测到亚铜离子可在飞秒时间尺度（<390fs）快速捕获价带中的光生空穴，削弱了电子—空穴耦合，使量子点中1Pe热电子寿命从～0.25ps延长到～8.6ps（>30倍），有望实现高效率的热电子提取。还发现光生空穴的捕获也可能使导带中电子波函数收缩，抑制了热电子通过表面配体分子诱导的非绝热作用进行驰豫。这样的双重抑制效应使得铜掺杂量子点的热电子驰豫速率不仅显著慢于未掺杂量子点，而且比近期各类钙钛矿材料都要慢20倍以上。
自旋量子霍尔材料研究进展
北京大学量子材料中心杜瑞瑞教授课题组在自旋量子霍尔材料研究方面持续取得新成果。研究论文发表于Physical Review Letters。金属的磁阻振荡来自带电粒子在磁场下的朗道量子化。这一现象已被人们广泛认可，并作为一种标准的测量手段用于探测金属的费米面。实验发现，当费米能级跨过能态边缘进入能隙时，振荡频率会出现一个突变。这一结果提示，在能隙中，由于屏蔽作用的减弱，带间电子空穴相互作用必须被考虑。平行磁场响应的数据进一步印证了这一猜测，震荡在平行磁场下的稳健性显示了单粒子图像在此处是失效的，这个系统中存在多体相互作用甚至可能的拓扑激子绝缘态。
自旋阻挫重费米子体系中的量子临界相
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室EX9组研究员孙培杰团队博士生赵恒灿、张佳浩等人和莱斯大学教授Q.Si以及马普所教授F.Steglich合作，发现当重费米子体系的近藤晶格位于阻挫kagome格子时，通过磁场和压力调控，体系会产生一个在压力磁场相图上很宽的、安定的量子临界相。研究论文发表于Nature Physics。压力下的电阻率、磁化率和比热等测量表明，自旋阻挫导致的量子涨落是产生该量子临界相的主要原因。和其他各类材料中常见的量子临界点不同，相图空间上广域的量子临界相的发现预示着一个由量子涨落导致的稳定新物态的产生。
量子精密测量新进展
华东师范大学物理与电子科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室荆杰泰教授团队在实验上利用干涉（Interference）效应，在连续变量量子体系中实现了两光束间以量子压缩（Quantum Squeezing）表征的量子关联的增强。研究论文发表于Physical Review Letters。实验分别测量了相同实验条件下非相敏放大器和相敏放大器产生的强度差压缩光束的量子关联。结果显示相敏放大器产生的关联光束的量子压缩度要显著优于非相敏放大器，并成功突破10dB。研究结果清晰地表明相敏放大器中的量子压缩增强来源于其内在的干涉本质。该工作是一种新的增强量子压缩的有效方法。
量子密钥分发实际安全性研究进展
中国科学技术大学教授郭光灿院士团队的王双、陈巍、银振强、韩正甫等人提出并验证了一种可以有效抵御量子密钥分发系统探测器控制攻击的方法，为提高实用化BB84量子密钥分发系统的安全性提供了新思路。研究成果发表于Optica。该可变衰减探测器防御模型将单光子探测器作为一个黑盒子，通过在单光子探测器前增加一个可变衰减器，并随机改变可变衰减器的衰减值。根据理论上严格证明的防御判据，对计数率和量子比特误码率进行对比分析，可以有效防御这一类探测器控制攻击。同时，由于该防御模型和探测器具体的实现方式无关，因此适用于半导体单光子探测器、超导探测器以及光电倍增管等多种单光子探测器。
新的拓扑量子物态：二维外尔半准金属态
中国科学院大学教授苏刚团队与新加坡科技设计大学教授杨声远团队合作，首次提出了一种新的拓扑量子物态——“二维外尔半准金属态（2D Weyl half-semimetal, WHS）”，这既是一种具有拓扑性质的二维外尔半金属（Weyl semimetal），同时也是一种完全极化的铁磁性半金属（half-metal），其低能电子是自旋完全极化的外尔费米子，相关论文发表于Physical Review B。拓扑物态和二维磁性是当前凝聚态物理前沿研究中令人着迷的两大主题，两者结合是否会产生新的量子物态成为人们关注的重要科学问题。该研究论文尝试回答了这一问题。
拓扑狄拉克节线量子态诱发表面电声耦合反常增强现象
中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队及合作者发现了金属铍表面的巨大电声耦合的反常增强是其块体材料中拓扑狄拉克节线量子态诱发的。因为该节线态会导致鼓膜类拓扑表面态，它们在表面费米能级附近局域,增高了态密度，尤其是通过与低频区表面声子的耦合诱发了巨大的电声耦合效应。研究论文发表于Physical Review Letters。使用精确算法和工具，计算量化了电子动量空间下的伊利艾伯格函数，发现金属铍狄拉克节线量子态引发的鼓膜类拓扑非平庸表面态对其电声耦合的贡献占比超过了80%，澄清了长期以来广受争议的金属铍表面电声耦合反常增强的机理，揭示了其他拓扑材料中存在相似的效应。
精密仪器
高产率的瞬态电子器件研究进展
北京大学信息科学技术学院电子学系、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员课题组，以碳纳米管网络薄膜作为沟道材料，通过转移加工技术，实现了晶圆规模、可在环境中自行降解、具有高产率和高均一性的电子元器件和集成电路，并且在一个人造生态系统中，实现了对环境参数的监测和自行降解。研究论文发表于Advanced Functional Materials。一方面，器件在加工完成后转印到目标水溶性衬底的成功率高达100%；另一方面，能够正常工作的器件在所有器件中的平均比例达到96.6%。此外，制备得到的器件具有超高的均一性，晶体管阈值电压和反相器转变电压的标准差分别为55mV和60mV。
新的基态冷却方法应用于腔光力学系统
清华大学物理系刘永椿副教授、郑盟锟副教授、尤力教授研究团队与合作者提出将机械振子冷却到量子基态的新方法，能够用于实现宏观大质量振动物体的基态冷却。研究论文发表于Laser & Photonics Review。科学家利用具有腔内压缩效应的光学腔，在腔内部产生压缩态光场，利用量子干涉效应，将所有通道的耗散引起的噪声在腔内发生干涉，从而消除量子反作用引起的加热效应。通过压缩泵浦光场与冷却光场振幅和相位的匹配，由耗散导致的加热效应安全被抑制，使得净冷却速率大大提高，且冷却极限大幅降低，完全突破了量子反作用极限。
微纳结构单模激光研究进展
中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室张龙研究员、董红星研究员领衔的微结构与光物理研究团队与南京晓庄学院、中科院上海技物所等国内研究机构合作在微纳单模激光研究领域取得进展。相关论文发表在Angewandte Chemie International Edition。研究团队提出并制备了一种新型全无机钙钛矿RbPbBr3材料，通过理论模拟与实验解析了钙钛矿材料的相态转变过程及其内在化学机制，并基于钙钛矿RbPbBr3材料成功实现高品质、蓝光单模激光的输出。该研究对高品质微纳激光器件、多色激光器及激光显示等的研究具备重要意义。
基于深度学习的空间信息保持的双耳语音增强技术
中国科学院声学研究所中科院语言声学与内容理解重点实验室的孙兴伟与其导师李军锋研究员等人研究语音增强方法，以及双耳信号空间信息保持，提出一种基于深度学习的保持空间信息的双耳语音增强方法，在语音增强的同时保留其空间信息，有助于提高人耳对语音的理解能力。相关研究成果近期发表于2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing。基于复数神经网络的双耳语音增强方法将语音信号的信噪比提升超过10dB，并且能够保持语音原有的空间信息。此双耳语音增强方法可应用于助听器等设备，帮助人耳理解语音。
微型机器人研究进展
中国科学院沈阳自动化研究所科研团队在微型机器人及微操作领域取得新进展，研究成果发表于Small。微结构的操作和组装，特别是三维姿态的控制和复杂构型的装配面临着诸多挑战。研究人员利用液体环境中的气泡作为微型机器人，对微结构进行三维操作和组装。科研人员研究了光热效应产生和控制气泡的方法，利用气泡微型机器人对水凝胶微结构进行了多种操作，包括二维移动、旋转和三维翻转等，实现了对微结构的三维姿态控制。综合上述操作方法，通过气泡微型机器人可将多个微模块组装成复杂的三维结构，为微结构的操作及装配，体外构建生物组织结构提供了新的解决方案。
通过介质集成光学掺杂实现近零指数概念器件
清华大学电子工程系李越副教授课题组开展用于近零指数器件的介质集成光学掺杂的研究，提出可与介质集成的光学掺杂方法，实现具有近零指数电磁特性的功能器件，为新型芯片集成电路提供新的设计手段，在生物传感、集成电路、功能材料等领域具有潜在应用价值。研究论文发表于Nature Communications。基于介质集成的光学掺杂方法，结合典型集成电路工艺，将光学掺杂对等效媒质磁特性的调控表现为对芯片集成器件的电磁响应调控，实现了多种近零指数功能器件。例如，借助掺杂介质内局域场增强效应的高灵敏度生物传感器、利用微弱的机械振动的高效光声调制器、可任意弯折形变且工作频率不变的“电纤”（类比于光纤）。
新方法一步制备集成化微型超级电容器
中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队与包信和院士团队、吴仁安研究员团队合作，采用激光热解聚酰亚胺的方法，一步实现了石墨烯电极材料的制备、微型超级电容器单体的构建和多个微型超级电容器的一体化集成。研究结果发表于Advanced Functional Materials。根据不同的实际应用需求，不仅可以对集成化微型超级电容器的形状和大小进行有效调控，而且能够实现任意数量平面微型超级电容器的串并联集成，有效定制输出工作电压和电流。由于集成化微型超级电容器具有良好的一体性、柔韧性和性能一致性。
全溶液倒置绿光量子点器件研究进展
上海交通大学材料科学与工程学院/金属基复合材料国家重点实验室李万万研究员团队与上海大学张建华教授、杨绪勇教授合作，在全溶液倒置绿光量子点器件领域取得重要进展，相关成果发表于Materials Horizons。采用该量子点制备的全溶液倒置绿光QLED, 电流效率超过96cdA-1，相对应的外量子效率为25.04%，初始亮度100cdm-2的T50为4943.6h。该外量子效率超过了目前已报道的文献数值，且寿命比先前报道的全溶液倒置QLED的寿命提升了19倍多。该研究为制备兼具高效率和长寿的QLED开辟了新的研究途径，可加速倒置QLED满足实际显示和照明的应用要求。科
斑马鱼睡眠的神经特征
Nature封面：一只正在睡觉的白点河豚鱼。Nature杂志第7764期封面文章报道了鱼是怎么睡觉的。虽然科学家已经在哺乳动物、鸟类和爬行动物中识别并定义了各种睡眠阶段，但是，尚不清楚这些阶段对鱼类等其他脊椎动物是否同样适用。来自斯坦福大学的研究人员利用无侵入分子、成像和生理学工具，观察到斑马鱼的神经特征可以分为至少两个不同的睡眠阶段，这类似于其他生物体中发现的慢波睡眠期和快速眼动期。在鱼类中发现此类特征表明，脊椎动物的大脑可能在4.5亿年前就已出现了这些睡眠阶段。
硅中磷施主电子之间的双量子比特门
Nature封面：量子逻辑。Nature杂志第7765期封面文章报道了硅中磷施主原子的电子之间的一个纳秒双量子比特交换门。基于磷原子电子自旋量子比特展现出作为量子计算平台的巨大潜力。为了创造逻辑门（处理器的基本组成），电子自旋被非常紧密地放置在一起，从而实现强相互作用和高速逻辑门操作。科学家在原子尺度上设计量子比特布局及其相关的控制电路，对自旋态进行高保真读出。这一高速交换门的成功实现，使得基于硅中电子自旋量子比特的大规模量子电路距离现实更近了一步。
异二聚体ABC外向转运蛋白在翻转状态下的构象空间
Nature封面：镶嵌在细胞膜中的多个TmrAB蛋白复合物（蓝色和黄色）。Nature杂志第7766期封面文章报道了名为TmrAB的ABC外向转运蛋白在动态下的8张结构快照，呈现了该蛋白在转运底物过程中的各种构象。ABC外向转运蛋白是细胞膜中一类具有高度活性的分子机器。它们会从细胞内排出各种物质，因而参与了许多关键过程，包括适应性免疫和多药耐药。研究人员使用冷冻电子显微镜在成像过程中捕捉到了这些状态，该方法也应适用于其他转运蛋白，包括很多与人体生理学和疾病密切相关的转运蛋白。
混合式“天机芯”架构帮助向人工通用智能迈近
Nature封面：芯片。Nature杂志第7767期封面文章报道了施路平和他同事设计的“天机芯”（Tianjic），一款将两种方法集成到同一个混合平台的电子芯片。发展人工通用智能的方法主要有两种：一种基于神经科学，试图构建类似大脑的电路；另一种以计算机科学为基础，让计算机运行机器学习算法。“天机芯”具有多个可轻松重构的功能核，能同时支持机器学习算法和类脑电路。为了展示这种方法的潜力，研究人员将芯片集成到一辆无人智能自行车中，该自行车可以实现自平衡、语音控制、探测和避障，所有这些功能都源于“天机芯”能够同时处理多种算法和模型。
Science
登月计划
Science封面：尼尔·阿姆斯特朗的影子投射在月球表面。这张照片是1969年7月21日阿姆斯特朗拍摄的，作为阿波罗11号着陆点全景的一部分，当时巴兹·奥尔德林正在部署科学仪器。太阳就在阿姆斯特朗的正后方，在他的头盔周围形成了一个明亮的光环。相机光学器件引入了黑十字，用于畸变校准。Science杂志第6450期封面文章回顾和展望了人类登月计划。50年前的1969年7月20日，人类首次登上另一个世界的表面，当时阿波罗11号登月舱在月球上着陆。
在潮汐冰川直接观测海底融水和地下几何形态
Science封面：冰川前缘的海底融冰正在以比预期更快的速度流入海洋。Science杂志第6451期封面文章报道了冰川损失导致海平面上升，影响海洋环流和生态系统生产力，预测冰川的变化很大程度上取决于海底融化的无约束理论。这部分冰山是从阿拉斯加东南部的勒孔特冰川崩解出来的，造成质量损失，使冰原不稳定，并导致海平面上升速度加快。该研究使用重复的多波束声呐测量来成像潮汐冰川表面，记录与融化和崩解模式相关的时间变量、三维几何结构。研究观测到融化速度比理论预测值高出两个数量级，对冰川损失的模拟结论提出挑战。
中国CRISPR革命
Science封面：番茄幼苗发芽。Science杂志第6452期特刊报道了中国在利用CRISPR基因编辑技术改良作物方面走在了前列。自2012年人类发现CRISPR能用于基因编辑以来，不到10年的时间，与其相关的论文从最初的127篇，已飞速增长到了14000多篇，增幅超过100倍。中国在CRISPR技术上投入了大量资源，并快速发展成了全球的CRISPR大国之一。其中，农业与医药是其应用的主要前沿。在普利策中心（Pulitzer Center）的协助下，Jon Cohen先生拜访了5座位于中国的CRISPR大城市，汇总成5篇文章，以特刊形式发表介绍。
发生在位于宇宙学距离的大质量星系的一个快速射电暴
Science封面：在位于澳大利亚西部的射电望远镜——澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）上方看到的银河系。Science杂志第6453期封面文章报道了单脉冲FRB180924在距离一个发光星系（红移0.3214）中心四千秒差距位置的干涉定位。不重复的单脉冲快速射电暴（FRB）观测的位置精度不够，难以定位到单个宿主星系。该报道的FRB不重复，其本身与其宿主星系的性质与其他精确定位的FRB源明显不同。沿视线方向其积分电子柱密度与星系际介质的模型非常吻合，表明部分FRB是探测宇宙中重子成分的可靠证据。
量子科技
利用“墨子号”量子科学实验卫星率先开展引力诱导量子纠缠退相干实验检验
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、范靖云等与美国加州理工学院、澳大利亚昆士兰大学等单位的人员合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。研究论文发表于Science。在“墨子号”现有500公里轨道高度下，纠缠退相干现象将表现得比较微弱。为了进一步进行确定性的验证，未来需要在更高轨道的实验平台开展研究。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验，将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。
掺杂量子点中的“声子瓶颈”动力学现象
中国科学院大连化学物理研究所光电材料动力学特区研究组研究员吴凯丰团队在半导体量子点热电子驰豫动力学研究方面取得新进展。研究论文发表于Nature Communications。首次观测到亚铜离子可在飞秒时间尺度（<390fs）快速捕获价带中的光生空穴，削弱了电子—空穴耦合，使量子点中1Pe热电子寿命从～0.25ps延长到～8.6ps（>30倍），有望实现高效率的热电子提取。还发现光生空穴的捕获也可能使导带中电子波函数收缩，抑制了热电子通过表面配体分子诱导的非绝热作用进行驰豫。这样的双重抑制效应使得铜掺杂量子点的热电子驰豫速率不仅显著慢于未掺杂量子点，而且比近期各类钙钛矿材料都要慢20倍以上。
自旋量子霍尔材料研究进展
北京大学量子材料中心杜瑞瑞教授课题组在自旋量子霍尔材料研究方面持续取得新成果。研究论文发表于Physical Review Letters。金属的磁阻振荡来自带电粒子在磁场下的朗道量子化。这一现象已被人们广泛认可，并作为一种标准的测量手段用于探测金属的费米面。实验发现，当费米能级跨过能态边缘进入能隙时，振荡频率会出现一个突变。这一结果提示，在能隙中，由于屏蔽作用的减弱，带间电子空穴相互作用必须被考虑。平行磁场响应的数据进一步印证了这一猜测，震荡在平行磁场下的稳健性显示了单粒子图像在此处是失效的，这个系统中存在多体相互作用甚至可能的拓扑激子绝缘态。
自旋阻挫重费米子体系中的量子临界相
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室EX9组研究员孙培杰团队博士生赵恒灿、张佳浩等人和莱斯大学教授Q.Si以及马普所教授F.Steglich合作，发现当重费米子体系的近藤晶格位于阻挫kagome格子时，通过磁场和压力调控，体系会产生一个在压力磁场相图上很宽的、安定的量子临界相。研究论文发表于Nature Physics。压力下的电阻率、磁化率和比热等测量表明，自旋阻挫导致的量子涨落是产生该量子临界相的主要原因。和其他各类材料中常见的量子临界点不同，相图空间上广域的量子临界相的发现预示着一个由量子涨落导致的稳定新物态的产生。
量子精密测量新进展
华东师范大学物理与电子科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室荆杰泰教授团队在实验上利用干涉（Interference）效应，在连续变量量子体系中实现了两光束间以量子压缩（Quantum Squeezing）表征的量子关联的增强。研究论文发表于Physical Review Letters。实验分别测量了相同实验条件下非相敏放大器和相敏放大器产生的强度差压缩光束的量子关联。结果显示相敏放大器产生的关联光束的量子压缩度要显著优于非相敏放大器，并成功突破10dB。研究结果清晰地表明相敏放大器中的量子压缩增强来源于其内在的干涉本质。该工作是一种新的增强量子压缩的有效方法。
量子密钥分发实际安全性研究进展
中国科学技术大学教授郭光灿院士团队的王双、陈巍、银振强、韩正甫等人提出并验证了一种可以有效抵御量子密钥分发系统探测器控制攻击的方法，为提高实用化BB84量子密钥分发系统的安全性提供了新思路。研究成果发表于Optica。该可变衰减探测器防御模型将单光子探测器作为一个黑盒子，通过在单光子探测器前增加一个可变衰减器，并随机改变可变衰减器的衰减值。根据理论上严格证明的防御判据，对计数率和量子比特误码率进行对比分析，可以有效防御这一类探测器控制攻击。同时，由于该防御模型和探测器具体的实现方式无关，因此适用于半导体单光子探测器、超导探测器以及光电倍增管等多种单光子探测器。
新的拓扑量子物态：二维外尔半准金属态
中国科学院大学教授苏刚团队与新加坡科技设计大学教授杨声远团队合作，首次提出了一种新的拓扑量子物态——“二维外尔半准金属态（2D Weyl half-semimetal, WHS）”，这既是一种具有拓扑性质的二维外尔半金属（Weyl semimetal），同时也是一种完全极化的铁磁性半金属（half-metal），其低能电子是自旋完全极化的外尔费米子，相关论文发表于Physical Review B。拓扑物态和二维磁性是当前凝聚态物理前沿研究中令人着迷的两大主题，两者结合是否会产生新的量子物态成为人们关注的重要科学问题。该研究论文尝试回答了这一问题。
拓扑狄拉克节线量子态诱发表面电声耦合反常增强现象
中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队及合作者发现了金属铍表面的巨大电声耦合的反常增强是其块体材料中拓扑狄拉克节线量子态诱发的。因为该节线态会导致鼓膜类拓扑表面态，它们在表面费米能级附近局域,增高了态密度，尤其是通过与低频区表面声子的耦合诱发了巨大的电声耦合效应。研究论文发表于Physical Review Letters。使用精确算法和工具，计算量化了电子动量空间下的伊利艾伯格函数，发现金属铍狄拉克节线量子态引发的鼓膜类拓扑非平庸表面态对其电声耦合的贡献占比超过了80%，澄清了长期以来广受争议的金属铍表面电声耦合反常增强的机理，揭示了其他拓扑材料中存在相似的效应。
精密仪器
高产率的瞬态电子器件研究进展
北京大学信息科学技术学院电子学系、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员课题组，以碳纳米管网络薄膜作为沟道材料，通过转移加工技术，实现了晶圆规模、可在环境中自行降解、具有高产率和高均一性的电子元器件和集成电路，并且在一个人造生态系统中，实现了对环境参数的监测和自行降解。研究论文发表于Advanced Functional Materials。一方面，器件在加工完成后转印到目标水溶性衬底的成功率高达100%；另一方面，能够正常工作的器件在所有器件中的平均比例达到96.6%。此外，制备得到的器件具有超高的均一性，晶体管阈值电压和反相器转变电压的标准差分别为55mV和60mV。
新的基态冷却方法应用于腔光力学系统
清华大学物理系刘永椿副教授、郑盟锟副教授、尤力教授研究团队与合作者提出将机械振子冷却到量子基态的新方法，能够用于实现宏观大质量振动物体的基态冷却。研究论文发表于Laser & Photonics Review。科学家利用具有腔内压缩效应的光学腔，在腔内部产生压缩态光场，利用量子干涉效应，将所有通道的耗散引起的噪声在腔内发生干涉，从而消除量子反作用引起的加热效应。通过压缩泵浦光场与冷却光场振幅和相位的匹配，由耗散导致的加热效应安全被抑制，使得净冷却速率大大提高，且冷却极限大幅降低，完全突破了量子反作用极限。
微纳结构单模激光研究进展
中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室张龙研究员、董红星研究员领衔的微结构与光物理研究团队与南京晓庄学院、中科院上海技物所等国内研究机构合作在微纳单模激光研究领域取得进展。相关论文发表在Angewandte Chemie International Edition。研究团队提出并制备了一种新型全无机钙钛矿RbPbBr3材料，通过理论模拟与实验解析了钙钛矿材料的相态转变过程及其内在化学机制，并基于钙钛矿RbPbBr3材料成功实现高品质、蓝光单模激光的输出。该研究对高品质微纳激光器件、多色激光器及激光显示等的研究具备重要意义。
基于深度学习的空间信息保持的双耳语音增强技术
中国科学院声学研究所中科院语言声学与内容理解重点实验室的孙兴伟与其导师李军锋研究员等人研究语音增强方法，以及双耳信号空间信息保持，提出一种基于深度学习的保持空间信息的双耳语音增强方法，在语音增强的同时保留其空间信息，有助于提高人耳对语音的理解能力。相关研究成果近期发表于2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing。基于复数神经网络的双耳语音增强方法将语音信号的信噪比提升超过10dB，并且能够保持语音原有的空间信息。此双耳语音增强方法可应用于助听器等设备，帮助人耳理解语音。
微型机器人研究进展
中国科学院沈阳自动化研究所科研团队在微型机器人及微操作领域取得新进展，研究成果发表于Small。微结构的操作和组装，特别是三维姿态的控制和复杂构型的装配面临着诸多挑战。研究人员利用液体环境中的气泡作为微型机器人，对微结构进行三维操作和组装。科研人员研究了光热效应产生和控制气泡的方法，利用气泡微型机器人对水凝胶微结构进行了多种操作，包括二维移动、旋转和三维翻转等，实现了对微结构的三维姿态控制。综合上述操作方法，通过气泡微型机器人可将多个微模块组装成复杂的三维结构，为微结构的操作及装配，体外构建生物组织结构提供了新的解决方案。
通过介质集成光学掺杂实现近零指数概念器件
清华大学电子工程系李越副教授课题组开展用于近零指数器件的介质集成光学掺杂的研究，提出可与介质集成的光学掺杂方法，实现具有近零指数电磁特性的功能器件，为新型芯片集成电路提供新的设计手段，在生物传感、集成电路、功能材料等领域具有潜在应用价值。研究论文发表于Nature Communications。基于介质集成的光学掺杂方法，结合典型集成电路工艺，将光学掺杂对等效媒质磁特性的调控表现为对芯片集成器件的电磁响应调控，实现了多种近零指数功能器件。例如，借助掺杂介质内局域场增强效应的高灵敏度生物传感器、利用微弱的机械振动的高效光声调制器、可任意弯折形变且工作频率不变的“电纤”（类比于光纤）。
新方法一步制备集成化微型超级电容器
中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队与包信和院士团队、吴仁安研究员团队合作，采用激光热解聚酰亚胺的方法，一步实现了石墨烯电极材料的制备、微型超级电容器单体的构建和多个微型超级电容器的一体化集成。研究结果发表于Advanced Functional Materials。根据不同的实际应用需求，不仅可以对集成化微型超级电容器的形状和大小进行有效调控，而且能够实现任意数量平面微型超级电容器的串并联集成，有效定制输出工作电压和电流。由于集成化微型超级电容器具有良好的一体性、柔韧性和性能一致性。
全溶液倒置绿光量子点器件研究进展
上海交通大学材料科学与工程学院/金属基复合材料国家重点实验室李万万研究员团队与上海大学张建华教授、杨绪勇教授合作，在全溶液倒置绿光量子点器件领域取得重要进展，相关成果发表于Materials Horizons。采用该量子点制备的全溶液倒置绿光QLED, 电流效率超过96cdA-1，相对应的外量子效率为25.04%，初始亮度100cdm-2的T50为4943.6h。该外量子效率超过了目前已报道的文献数值，且寿命比先前报道的全溶液倒置QLED的寿命提升了19倍多。该研究为制备兼具高效率和长寿的QLED开辟了新的研究途径，可加速倒置QLED满足实际显示和照明的应用要求。科
分享到：
