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成對輻射奇異點體系中體費米弧和偏振態(tài)半核的觀測

北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點實驗室彭超副教授與麻省理工學(xué)院物理學(xué)系Marin Solja?i?教授課題組、賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)與天文學(xué)系Bo Zhen助理教授合作，對非厄米系統(tǒng)的拓撲性質(zhì)展開直接實驗研究，成功觀測到非閉合的費米?。‵ermi arcs）和偏振態(tài)半核（polarization half-charge）現(xiàn)象，相關(guān)論文發(fā)表于《科學(xué)》。費米弧是能量等高線上具有開放端點的不閉合弧。實驗觀測的費米弧來自三維體系自身，而非其二維表面，因此被叫做體費米弧。體費米弧連接了系統(tǒng)中的兩個輻射奇異點，體現(xiàn)出非厄米系統(tǒng)的拓撲性質(zhì)。同時，還觀測到系統(tǒng)內(nèi)拓撲性質(zhì)的另一種表現(xiàn)——光子偏振態(tài)半核。

在成對奇異點（exceptional points）（紅色）附近所觀測到的奇特拓撲景象（粉色線為費米弧，上部和下部的莫比烏斯待為偏振態(tài)半核）。

mode switching (X to W)

共融機器人的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)

華中科技大學(xué)丁漢院士、吳豪研究員，國防科技大學(xué)楊學(xué)軍院士、西安交通大學(xué)鄭南寧院士，國家自然科學(xué)基金委黎明研究員共同撰寫的觀點文章，介紹了“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃，該計劃旨在引導(dǎo)中國機器人領(lǐng)域?qū)W者深化相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，同時推動中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；文章發(fā)表于《國家科學(xué)評論》。共融機器人研究關(guān)注三個主要科學(xué)問題。首先是剛—柔—軟體機器人的運動特性與可控性。其次是人—機—環(huán)境多模態(tài)感知與自然交互。最后是機器人群體智能與操作系統(tǒng)架構(gòu)。機器人的應(yīng)用已經(jīng)從基本的機械加工和簡單協(xié)助演變成了通過交互作用完成不同環(huán)境下的復(fù)雜任務(wù)。

基于支持向量機技術(shù)的智能恒虛警率檢測器

中科院聲學(xué)研究所水下航行器信息技術(shù)重點實驗室助理研究員王雷歐及其合作者利用機器學(xué)習中的支持向量機技術(shù)，研制出一種智能的恒虛警率（Constant False Alarm Rate，CFAR）檢測器，研究論文發(fā)表于IEEE Access。該研究提出的CFAR檢測器則利用先驗數(shù)據(jù)訓(xùn)練SVM，隨后用訓(xùn)練好的SVM識別當前工作環(huán)境并輸出一個判斷信號，根據(jù)判斷信號，智能選擇合適的檢測閾值。它可以在均勻背景環(huán)境下提供最優(yōu)檢測性能，并在非均勻背景環(huán)境下提高檢測性能的魯棒性。經(jīng)測試，該檢測器在不同環(huán)境下的檢測性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法。該研究將機器學(xué)習技術(shù)移植到傳統(tǒng)的信號檢測器領(lǐng)域，為非高斯背景下的信號檢測工作提供了新思路。

類生命機器人研究進展

中科院沈陽自動化所微納米課題組王文學(xué)、劉連慶研究員等與國內(nèi)科學(xué)家合作，將類生命機器人領(lǐng)域取得的最新成果發(fā)表于Biophysical Journal。類生命機器人是近10年來機器人領(lǐng)域新興的前沿研究方向，核心是將離體生命單元與傳統(tǒng)的機電結(jié)構(gòu)在分子、細胞和組織尺度上進行深度有機的物理和信息融合，形成一種新型的基于生命功能機制的機器人系統(tǒng)，從而使機器人能夠兼具生命系統(tǒng)的優(yōu)勢和傳統(tǒng)機電系統(tǒng)的優(yōu)點，如生物體的高能量轉(zhuǎn)換效率、本質(zhì)安全性，以及機電系統(tǒng)的高強度、高重復(fù)性等特點。研究者提出了一種基于肌細胞亞細胞結(jié)構(gòu)的細胞機械動力學(xué)模型，描述肌細胞跳動的動力學(xué)行為。

“墨子號”量子衛(wèi)星成功實現(xiàn)洲際量子密鑰分發(fā)

中科大潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺、國家空間科學(xué)中心等，與奧地利科學(xué)院Anton Zeilinger研究組合作，利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，在中國和奧地利之間首次實現(xiàn)距離達7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實現(xiàn)加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報》?！澳犹枴毙l(wèi)星與不同國家和地區(qū)的地面站之間實現(xiàn)成功對接，標志著“墨子號”已具備實現(xiàn)洲際量子保密通信的能力，為未來構(gòu)建全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅實基礎(chǔ)。

一次一密圖片數(shù)據(jù)加密傳輸示意圖

洲際量子保密通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

錫烯中的超導(dǎo)電性

清華大學(xué)物理系張定助理教授、徐勇助理教授和薛其坤教授研究團隊報道了在薄至兩個原子層厚度的灰錫—錫烯—中，發(fā)現(xiàn)了二維超導(dǎo)電性，并揭示了其拓撲非平庸物性，研究成果以薄層錫烯中的超導(dǎo)電性為題發(fā)表于《自然—物理》。錫烯的態(tài)密度受到了襯底的調(diào)制，導(dǎo)致了超導(dǎo)電性的出現(xiàn)。通過改變襯底厚度，實現(xiàn)了錫烯從單帶超導(dǎo)體到雙帶超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。外延生長的錫烯薄膜極其穩(wěn)定，在沒有任何保護層的情況下其超導(dǎo)電性可以長久保持（超過1年）。由于錫烯超導(dǎo)層與碲化鉍襯底具有原子級平整的界面，而后者是三維拓撲絕緣體，這個特點使得通過超導(dǎo)近鄰效應(yīng)實現(xiàn)量子化的馬約拉納零能模成為可能。

超表面全息圖批量化制備技術(shù)

中科院光電技術(shù)研究所微細加工與光學(xué)技術(shù)國家重點實驗室羅先剛等利用表面等離子體共振光刻技術(shù)，成功實現(xiàn)了亞波長超表面全息圖的批量化制備，相關(guān)論文發(fā)表于《先進光學(xué)材料》。全息技術(shù)是一種理想無輔助設(shè)備的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在3D顯示領(lǐng)域、信息加密與存儲、全息防偽等方面具有重要應(yīng)用價值。超表面具備亞波長尺度（幾十到百納米）內(nèi)調(diào)控光場相位及振幅的能力，是理想的全息圖編碼材料。表面等離子體光刻技術(shù)相對于目前大多使用的逐點掃描加工的方式具有加工效率高、加工成本低等優(yōu)勢。在光刻結(jié)構(gòu)中，使用共振腔體來放大倏逝波成分并調(diào)制成像面的電場分量，獲得高分辨率的各向異性超表面全息結(jié)構(gòu)。

細胞“感知”機械力的精巧分子機器結(jié)構(gòu)與機制

清華大學(xué)肖百龍與李雪明課題組合作，開展Piezo1離子通道的結(jié)構(gòu)與機械門控機制研究，研究論文發(fā)表于《自然》。文章解析了哺乳動物機械門控Piezo1離子通道的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，揭示了其參與機械力感受與傳遞的關(guān)鍵功能位點，進而提出了Piezo通道以類似杠桿原理進行機械門控的精巧工作機制。機械門控陽離子通道是一類能夠響應(yīng)機械力刺激而引起陽離子進出細胞、進而誘發(fā)細胞興奮和信號傳遞的一類重要離子通道。Piezo通道作為機械力受體能夠被擠壓、牽張及被流體剪切力等不同形式的機械力所激活。表達在血管內(nèi)皮細胞中的Piezo1被證實作為剪切力受體感知血流，從而控制血管發(fā)育及進行血壓調(diào)節(jié)。