信息科技

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基于星座的量子通信進(jìn)展

中科大潘建偉教授及其同事彭承志、張強(qiáng)等組成的研究組，成功實(shí)現(xiàn)了白天遠(yuǎn)距離（53km）自由空間量子密鑰分發(fā)，通過地基實(shí)驗(yàn)在信道損耗和噪聲水平方面有效驗(yàn)證了未來構(gòu)建基于量子星座的星地、星間量子通信網(wǎng)絡(luò)的可行性；相關(guān)研究發(fā)表于《自然—光子學(xué)》。世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”目前已經(jīng)在國際上成功實(shí)現(xiàn)了首次星地量子通信，然而由于陽光噪聲的影響，“墨子號(hào)”衛(wèi)星只能在夜晚工作，單顆該類低軌道衛(wèi)星至少需要3天才能完成全球范圍內(nèi)地面站點(diǎn)的覆蓋。為抑制白天陽光背景噪聲，研究團(tuán)隊(duì)從3個(gè)方面發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，驗(yàn)證了太陽光背景下開展星地、星間量子密鑰分發(fā)的可行性，為構(gòu)建量子星座打下了基礎(chǔ)。

量子星座為基礎(chǔ)的量子通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

青海湖相距53公里的兩點(diǎn)間完成了白天陽光背景下的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)

基于光纖激發(fā)石墨烯布里淵光機(jī)諧振新現(xiàn)象的超高靈敏度光纖氣體傳感研究

電子科技大學(xué)光纖傳感與通信教育部實(shí)驗(yàn)室饒?jiān)平淌谂c國內(nèi)外科學(xué)家合作開展基于石墨烯增強(qiáng)布里淵光機(jī)微諧振器的超敏氣體探測(cè)的研究，論文發(fā)表于《納米快報(bào)》。通過在高Q值微流諧振腔內(nèi)部沉積還原石墨烯，發(fā)現(xiàn)了一種增強(qiáng)的前向相位匹配布里淵光機(jī)力學(xué)諧振現(xiàn)象，其具有極高的表面分子響應(yīng)靈敏度。采用光纖耦合技術(shù)，提出了基于石墨烯增強(qiáng)布里淵光機(jī)諧振頻譜分析以測(cè)量氣體濃度的新方法，該方法將常規(guī)石墨烯光學(xué)器件中的“電子—光子”相互作用擴(kuò)展到“電子—聲子—光子”的相互作用。氣體噪聲等效探測(cè)極限低至1ppb（為目前國際最好指標(biāo)之一），動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍為5個(gè)數(shù)量級(jí)。

新型雜化熒光傳感器件設(shè)計(jì)

同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院閆冰教授課題組設(shè)計(jì)合成了一種基于雙刺激響應(yīng)型的熒光傳感凝膠及濃度依存的邏輯運(yùn)算裝置，用于食品變質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，研究論文發(fā)表于《先進(jìn)材料》。對(duì)在生物和環(huán)境中起到重要作用的物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別已成為化學(xué)傳感領(lǐng)域的研究目標(biāo)。食品變質(zhì)不僅會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更是造成食品安全隱患地最主要原因之一，會(huì)給人體健康帶來嚴(yán)重危害，因此對(duì)食品腐變進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)尤為重要。在目前的特定分析物的檢測(cè)方法中，熒光傳感因其檢測(cè)速度快、靈敏度高、選擇性好以及設(shè)備操作簡單等優(yōu)點(diǎn)受到青睞。

針刺神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制的多模態(tài)影像學(xué)研究

中國科學(xué)院分子影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室田捷研究員團(tuán)隊(duì)長期與中醫(yī)針刺、醫(yī)學(xué)影像學(xué)等多學(xué)科專家交叉合作，共同致力于利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和多模態(tài)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)揭示針刺作用機(jī)制的研究工作，學(xué)術(shù)專著《針刺神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制的多模態(tài)影像學(xué)研究》發(fā)表于Springer。針刺醫(yī)學(xué)是我國傳統(tǒng)文化的瑰寶，有著濃厚的文化底蘊(yùn)與廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)，具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、確切的臨床療效以及完善的系統(tǒng)理論。該專著回顧了早期針刺機(jī)理研究的結(jié)果與存在的問題，系統(tǒng)闡述了基于多模態(tài)神經(jīng)影像的針刺持續(xù)性效應(yīng)和針刺時(shí)空編碼腦網(wǎng)絡(luò)理論，以及針刺臨床應(yīng)用中針對(duì)典型適應(yīng)癥所存在的靶向性作用機(jī)制，對(duì)針刺機(jī)理研究未來的方向進(jìn)行了展望。

GPCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的磷酸化密碼

中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員徐華強(qiáng)領(lǐng)銜的國際交叉團(tuán)隊(duì)經(jīng)過聯(lián)合攻關(guān)，利用世界上最強(qiáng)X射線激光，成功解析磷酸化視紫紅質(zhì)（Rhodopsin）與阻遏蛋白（Arrestin）復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，攻克了細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)領(lǐng)域的重大科學(xué)難題，研究成果發(fā)表于《細(xì)胞》。生命的功能是信號(hào)傳導(dǎo)密碼來體現(xiàn)或來執(zhí)行的，GPCR是目前最成功的藥物靶標(biāo)，迄今40%左右的上市藥物是以GPCR為靶點(diǎn)。GPCR作為細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的“信號(hào)兵”，是通過下游G蛋白和阻遏蛋白兩條主要的信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)跨膜信號(hào)。阻遏蛋白與GPCR的結(jié)合是協(xié)調(diào)整合GPCR下游信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，而GPCR的尾部磷酸化則是破解GPCR招募并結(jié)合阻遏蛋白難題的關(guān)鍵密碼。

磷酸化視紫紅質(zhì)（Rhodopsin）與阻遏蛋白（Arrestin）復(fù)合物

T4L-Rhodopsin-Arrestin樣品的液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜分析

東海黑潮渦旋研究

南京信息工程大學(xué)數(shù)值模擬與觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室主任董昌明教授團(tuán)隊(duì)在東海黑潮渦旋研究中獲得發(fā)現(xiàn)，研究論文發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。使用海表漂流浮標(biāo)資料對(duì)東海黑潮兩側(cè)渦旋進(jìn)行探測(cè)和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)黑潮主段兩側(cè)次中尺度渦旋的分布具有明顯的極性不對(duì)稱特征：西側(cè)以氣旋式為主，而東側(cè)則以反氣旋式為主。該研究進(jìn)一步從高分辨率數(shù)值模式的流場(chǎng)渦旋探測(cè)給予驗(yàn)證。通過診斷分析渦動(dòng)能的能量收支，發(fā)現(xiàn)在黑潮左側(cè)垂向浮力通量為渦旋生成的主要能量來源，右側(cè)則歸因于水平剪切。該研究結(jié)果是海洋西邊界流區(qū)域渦旋研究的重要發(fā)現(xiàn)，對(duì)深入了解海洋渦旋的生成機(jī)制具有重要意義。

量子光學(xué)集成芯片

中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所與國外科研機(jī)構(gòu)合作，利用自行研制的光子芯片，基于微諧振腔中多個(gè)高純度頻率模式相干疊加的獨(dú)特方案，解決了片上高維糾纏雙光子態(tài)制備與控制的難題，證實(shí)了利用10級(jí)糾纏雙光子態(tài)實(shí)現(xiàn)超100維的片上量子系統(tǒng)，并通過頻率操控實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子態(tài)的靈活控制，研究論文發(fā)表于《自然》?；诩m纏光子的光量子系統(tǒng)是解決現(xiàn)代量子物理和量子信息科學(xué)中諸多問題的核心基礎(chǔ)。隨著量子信息研究的深入，除多光子糾纏外，高維量子態(tài)因其攜載信息能力遠(yuǎn)高于量子比特的優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛關(guān)注，已成為量子機(jī)理深層次研究、提升量子通信協(xié)議魯棒性與速率，以及實(shí)現(xiàn)更高效量子計(jì)算等的關(guān)鍵手段。

高性能異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器

中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心與香港中文大學(xué)、電子科技大學(xué)、重慶理工大學(xué)合作，在基于硅表面的三維石墨烯原位生長技術(shù)上，將高性能異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器方面的研究成果發(fā)表于Nanoscale。利用石墨烯作為電極的肖特基結(jié)光電探測(cè)器具有暗電流低、響應(yīng)速度快和正面入射等優(yōu)勢(shì)。與二維石墨烯薄膜相比，三維石墨烯墻是由縱向生長的多層石墨烯形成的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)，保留了石墨烯薄膜拉曼特征峰；同時(shí)，三維石墨烯無需金屬催化，可在硅襯底實(shí)現(xiàn)原位生長，避免金屬催化劑和轉(zhuǎn)移過程有機(jī)殘留污染。研究團(tuán)隊(duì)利用三維石墨烯墻原位生長實(shí)現(xiàn)的超潔凈硅—石墨烯界面，實(shí)現(xiàn)了高性能的光電探測(cè)器。