成對輻射奇異點(diǎn)體系中體費(fèi)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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?fù)湫再|(zhì)展開直接實(shí)驗(yàn)研究，成功觀測到非閉合的費(fèi)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(fèi)米弧是能量等高線上具有開放端點(diǎn)的不閉合弧。實(shí)驗(yàn)觀測的費(fèi)米弧來自三維體系自身，而非其二維表面，因此被叫做體費(fèi)米弧。體費(fèi)米弧連接了系統(tǒng)中的兩個輻射奇異點(diǎn)，體現(xiàn)出非厄米系統(tǒng)的拓?fù)湫再|(zhì)。同時，還觀測到系統(tǒng)內(nèi)拓?fù)湫再|(zhì)的另一種表現(xiàn)——光子偏振態(tài)半核。

在成對奇異點(diǎn)（exceptional points）（紅色）附近所觀測到的奇特拓?fù)渚跋螅ǚ凵€為費(fèi)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(jī)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(diǎn)文章，介紹了“共融機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人研究關(guān)注三個主要科學(xué)問題。首先是剛—柔—軟體機(jī)器人的運(yùn)動特性與可控性。其次是人—機(jī)—環(huán)境多模態(tài)感知與自然交互。最后是機(jī)器人群體智能與操作系統(tǒng)架構(gòu)。機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)從基本的機(jī)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(jī)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員王雷歐及其合作者利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的支持向量機(jī)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(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練SVM，隨后用訓(xùn)練好的SVM識別當(dāng)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(jī)器學(xué)習(xí)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(jī)器人研究進(jìn)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(jī)器人領(lǐng)域取得的最新成果發(fā)表于Biophysical Journal。類生命機(jī)器人是近10年來機(jī)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(jī)電結(jié)構(gòu)在分子、細(xì)胞和組織尺度上進(jìn)行深度有機(jī)的物理和信息融合，形成一種新型的基于生命功能機(jī)制的機(jī)器人系統(tǒng)，從而使機(jī)器人能夠兼具生命系統(tǒng)的優(yōu)勢和傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如生物體的高能量轉(zhuǎn)換效率、本質(zhì)安全性，以及機(jī)電系統(tǒng)的高強(qiáng)度、高重復(fù)性等特點(diǎn)。研究者提出了一種基于肌細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞機(jī)械動力學(xué)模型，描述肌細(xì)胞跳動的動力學(xué)行為。

“墨子號”量子衛(wèi)星成功實(shí)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(tuán)隊(duì)，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(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在中國和奧地利之間首次實(shí)現(xiàn)距離達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實(shí)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(shí)現(xiàn)成功對接，標(biāo)志著“墨子號”已具備實(shí)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(jiān)實(shí)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(tuán)隊(duì)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?fù)浞瞧接刮镄?，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(shí)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(hù)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?fù)浣^緣體，這個特點(diǎn)使得通過超導(dǎo)近鄰效應(yīng)實(shí)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(xì)加工與光學(xué)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅先剛等利用表面等離子體共振光刻技術(shù)，成功實(shí)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(xì)胞“感知”機(jī)械力的精巧分子機(jī)器結(jié)構(gòu)與機(jī)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(jī)械門控機(jī)制研究，研究論文發(fā)表于《自然》。文章解析了哺乳動物機(jī)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(jī)械力感受與傳遞的關(guān)鍵功能位點(diǎn)，進(jìn)而提出了Piezo通道以類似杠桿原理進(jìn)行機(jī)械門控的精巧工作機(jī)制。機(jī)械門控陽離子通道是一類能夠響應(yīng)機(jī)械力刺激而引起陽離子進(jìn)出細(xì)胞、進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞興奮和信號傳遞的一類重要離子通道。Piezo通道作為機(jī)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(jī)械力所激活。表達(dá)在血管內(nèi)皮細(xì)胞中的Piezo1被證實(shí)作為剪切力受體感知血流，從而控制血管發(fā)育及進(jìn)行血壓調(diào)節(jié)。