國(guó)內(nèi)外最新科技創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)

◎ 本刊綜合報(bào)道

中國(guó)“量子鵲橋”技術(shù)可將量子通信速率提升四倍

當(dāng)兩個(gè)量子產(chǎn)生“糾纏”，一個(gè)變了，另一個(gè)也會(huì)瞬變，無(wú)論之間相隔多遠(yuǎn)——借助神奇的量子糾纏現(xiàn)象，人類可實(shí)現(xiàn)量子通信，但還面臨很多挑戰(zhàn)。近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)多模式復(fù)用的量子中繼基本鏈路，如同“鵲橋”，可將量子世界里天各一方的“牛郎織女”間的通信速率提升四倍。近年來(lái)，國(guó)際科學(xué)界夢(mèng)想著構(gòu)建全球性的量子通信網(wǎng)，但一大技術(shù)難題是量子極易衰減，在光纖中的傳輸距離只有百公里量級(jí)。為此，科學(xué)家們提出量子中繼的思想，即將遠(yuǎn)距離傳輸劃分為多個(gè)短距離，中間用量子中繼連接，解決信號(hào)衰減問(wèn)題。量子存儲(chǔ)器是量子中繼的核心器件?！爸按蠹矣玫氖前l(fā)射型量子存儲(chǔ)器，要么一次只能傳輸1個(gè)量子，效率低；要么一次傳輸多個(gè)量子，但精確率低?！崩顐麂h教授說(shuō)。這種量子存儲(chǔ)器可以一次捕獲并存儲(chǔ)4對(duì)糾纏量子，等于獲得了四倍加速的糾纏分發(fā)速率，并且經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的糾纏保真度超過(guò)80%。6月2日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了這項(xiàng)研究成果。據(jù)悉，這項(xiàng)研究為建設(shè)高速率、大尺度的量子網(wǎng)絡(luò)，提供了全新實(shí)現(xiàn)方案。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)揭秘宇宙誕生瞬間“第一種物質(zhì)”

據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)站消息，歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)日前利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）揭示了宇宙大爆炸第一個(gè)0.000001秒內(nèi)發(fā)生的新細(xì)節(jié)，即第一個(gè)微秒內(nèi)一種特殊的等離子體發(fā)生了什么，其相關(guān)細(xì)節(jié)還為我們今天所知的宇宙演變提供了一塊重要“拼圖”。大約140億年前，宇宙從遠(yuǎn)比現(xiàn)在更熱、更稠密的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧眲∨蛎洝茖W(xué)家將這一過(guò)程命名為大爆炸。盡管已知這種快速膨脹創(chuàng)造了粒子、原子、恒星、星系以及生命，但這一切是如何發(fā)生的，細(xì)節(jié)依然未知。此次，丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所的科學(xué)家們研究了一種叫做夸克—膠子等離子體（QGP）的物質(zhì)，它是在大爆炸第一個(gè)微秒內(nèi)存在的唯一物質(zhì)，可以揭示等離子體在宇宙早期演化的“獨(dú)特故事”：首先，由夸克和膠子組成的等離子體被宇宙熱膨脹所分離；然后，夸克碎片重組為所謂的強(qiáng)子；一個(gè)有3個(gè)夸克的強(qiáng)子組成一個(gè)質(zhì)子，是原子核的一部分，這也是構(gòu)成地球、人們自己和現(xiàn)今所有環(huán)繞人們的宇宙“基石”的核心。團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)出一種算法，可以一次同時(shí)分析更多粒子的集體膨脹，這是前所未有的。結(jié)果表明，夸克—膠子等離子體曾經(jīng)是一種流動(dòng)的液體形式，而長(zhǎng)期以來(lái)，研究界都認(rèn)為等離子體是一種氣體形式，這次分析證實(shí)了它其實(shí)具有光滑柔軟的質(zhì)地，與科學(xué)家們的預(yù)期以及所知道的任何其他物質(zhì)都不同。這一結(jié)果被認(rèn)為是一個(gè)重大突破，而該成就也使科學(xué)家離解決大爆炸謎題更近了一步。

全球首個(gè)直接零碳排放氨合成方法問(wèn)世

澳大利亞科學(xué)家在新近一期《科學(xué)》雜志撰文稱，他們研制出了一種直接零碳排放氨合成方法，這在全球?qū)偈状?，有望加快綠色氨生產(chǎn)的步伐，催生新的綠氨經(jīng)濟(jì)。氨是全球重要的化肥生產(chǎn)材料，有助于維持全球的糧食生產(chǎn)。目前，人們使用名為“哈伯—博世流程”的成熟工藝。但該工藝生產(chǎn)1噸氨會(huì)排放出1.9噸二氧化碳，氨生產(chǎn)過(guò)程的總二氧化碳排放量約占全球碳排放量的1.8%。有鑒于此，莫納什大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種基于磷鹽的生產(chǎn)過(guò)程，這一新工藝有望克服氨生產(chǎn)過(guò)程中碳密集的弊端。研究人員解釋稱，他們目前正在探索的直接零碳氨合成方法包括電化學(xué)氮還原反應(yīng)，該反應(yīng)只需空氣、水和可再生能源，即可在室溫和壓力下產(chǎn)生氨。而且，最新研究證明了利用反應(yīng)堆中的可再生能源生產(chǎn)氨和肥料的潛力，反應(yīng)堆可以小到冰箱大小，因此，最新方法可以在農(nóng)場(chǎng)或社區(qū)推廣。研究人員之一、國(guó)際著名化學(xué)家道格·麥克法蘭教授認(rèn)為，使用碳中和生產(chǎn)技術(shù)，到2050年也可以將氨用作燃料，取代化石燃料。

可編程纖維為數(shù)碼服裝開(kāi)拓新天地

美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員首次創(chuàng)造了一種具有數(shù)字功能的纖維，能夠縫制到針織衣物中，可感知、存儲(chǔ)、分析和推斷人體活動(dòng)。研究人員稱，數(shù)字纖維擴(kuò)展了織物的可能性，可用于人體機(jī)能監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷和早期疾病檢測(cè)，還有助于未來(lái)創(chuàng)造出“數(shù)碼服裝”。相關(guān)研究發(fā)表在6月3日的《自然通訊》雜志上。此前的電子纖維攜帶的連續(xù)電信號(hào)是模擬的，而非數(shù)字的。論文作者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)和電氣工程教授約爾·芬克表示，這項(xiàng)工作首次實(shí)現(xiàn)了一種能夠數(shù)字化存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的織物，為織物增加了新的信息維度，并允許對(duì)織物進(jìn)行逐字編程。研究人員將數(shù)百個(gè)方形的微型硅數(shù)字芯片放入預(yù)制材料，再將預(yù)制材料制成聚合物纖維。通過(guò)精確控制聚合物的流動(dòng)，制造出一種芯片之間能連續(xù)通電的纖維，長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米。這種纖維很細(xì)、很有彈性，可穿過(guò)針眼，縫進(jìn)布料里，被洗10次后也不會(huì)分解。論文作者、麻省理工學(xué)院博士生加布里埃爾·洛克說(shuō)：“當(dāng)你把它縫進(jìn)襯衫后，根本感覺(jué)不到它的存在?！睌?shù)字纖維還可以存儲(chǔ)大量信息。研究人員能夠在纖維里寫入、存儲(chǔ)和讀取信息，包括一個(gè)767KB的全彩視頻和0.48MB的音樂(lè)。這些文件可以在沒(méi)有電源的情況下存儲(chǔ)兩個(gè)月。洛克說(shuō)：“或許有一天，你能把你大喜之日要播放的音樂(lè)儲(chǔ)存在你的婚禮禮服中?！?/p>

阿爾茨海默病疫苗顯示出安全性和免疫應(yīng)答

英國(guó)《自然·衰老》雜志6月14日發(fā)表的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)最新研究：2期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，全球首個(gè)用于治療阿爾茨海默病的tau蛋白疫苗（AADvac1）安全性良好，且能在輕度阿爾茨海默病患者體內(nèi)誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。不過(guò)現(xiàn)階段研究人員還無(wú)法檢測(cè)到AADvac1疫苗對(duì)患者認(rèn)知功能衰退的具體影響。AADvac1是第一個(gè)旨在修飾tau蛋白來(lái)治愈阿爾茨海默病的人類疫苗。tau蛋白被認(rèn)為會(huì)引起神經(jīng)元的大量死亡，最終導(dǎo)致失智癥。目前，研究人員正在測(cè)試免疫療法是否能降低有毒tau蛋白的水平并幫助減緩患者的認(rèn)知衰退。生物技術(shù)公司Axon Neuroscience的研究人員派特·諾瓦克及其同事，開(kāi)展了一項(xiàng)2期隨機(jī)安慰劑對(duì)照試驗(yàn)。研究人員替患者注射了多劑AADvac1多肽疫苗或安慰劑，并在長(zhǎng)達(dá)兩年時(shí)間里監(jiān)測(cè)該疫苗的安全性、免疫原性（即疫苗誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的能力）和臨床效力。不過(guò)，這款疫苗并未對(duì)整個(gè)研究樣本的認(rèn)知功能產(chǎn)生具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的正面或負(fù)面效應(yīng)。因此仍需根據(jù)疾病生物標(biāo)志物的存在進(jìn)行更大規(guī)模的分層試驗(yàn)。據(jù)悉，2期臨床結(jié)果證明了AADvac1改變疾病進(jìn)程的潛力，有望被推進(jìn)到關(guān)鍵性臨床開(kāi)發(fā)階段。