我國刷新最大糾纏態(tài)制備世界紀錄

多量子比特的操縱和糾纏是量子計算研究的核心指標。近日，我國科學家潘建偉及其同事通過調控6個光子的偏振、路徑和軌道角動量3個自由度，在國際上首次實現(xiàn)了18個光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀錄。國際權威學術期刊《物理評論快報》日前發(fā)表了該成果。

多個量子比特的相干操縱和糾纏態(tài)制備是發(fā)展可擴展量子信息技術，特別是量子計算的最核心指標。量子計算的速度將隨著可操縱的糾纏比特數(shù)目的增加而實現(xiàn)指數(shù)級的提升。但要實現(xiàn)多個量子比特的糾纏，需要進行高精度、高效率的量子態(tài)制備和獨立量子比特之間相互作用的精確調控。同時隨著量子比特數(shù)目的增加，操縱時所帶來的噪聲、串擾和錯誤也隨之增加。這對量子體系的設計、加工和調控要求極高，成為量子糾纏和量子計算發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。

作為國際前沿的量子信息科研團隊之一，潘建偉團隊此前已多次刷新量子糾纏數(shù)量的世界紀錄。據介紹，該成果將進一步應用于大尺度、高效率的量子信息技術，這表明在多體糾纏的研究上，我國在國際上仍繼續(xù)處于引領地位。

我國刷新最大糾纏態(tài)制備世界紀錄

我國首次獲得國際核天體物理大會舉辦權

從在意大利剛剛閉幕的第15屆國際核天體物理大會（NIC2018）傳來消息：下一屆國際核天體物理大會（NIC2020）將由中國舉辦。這是我國首次獲得這一重要國際會議的舉辦權，中國原子能科學研究院將承辦此次會議。

國際核天體物理大會每兩年召開一次，自1990年在奧地利舉行第一次會議以來，已成為核天體物理領域最重要的國際會議。獲得第16屆國際核天體物理大會舉辦權標志著我國核天體物理研究取得的長足發(fā)展在國際上得到進一步認可。

中國錦屏深地核天體物理重大項目首席科學家、原子能院副院長柳衛(wèi)平表示，我國核天體物理研究，目前已形成了從深地到地面實驗、從核反應測量到天文觀測、從實驗到網絡計算的多學科交叉研究的可喜局面。舉辦國際核天體物理大會將對拓展我國核天體物理對外交流、鞏固并提升我國在國際核天體物理界的影響力、吸引國際一流學者來我國開展合作研究等方面產生重要影響。

中國建成新型光學量子行走實驗系統(tǒng)

中國科學家提出基于時間復用的新型量子行走方案，建成了50步的光學量子行走實驗系統(tǒng)，并基于該系統(tǒng)首次直接測量具有手征對稱性的量子行走中的體拓撲不變量。該成果已于6月26日發(fā)表在《物理評論快報》上。

量子行走是量子信息領域的重要研究方向，理論上已經證明基于該模型可以實現(xiàn)普適的量子計算。盡管目前已有多種實現(xiàn)量子行走的物理系統(tǒng)，但如何提高其行走規(guī)模一直是個重大難題。來自中國的科研團隊通過多年嘗試，成功建成可以進行大規(guī)模量子行走的量子光學實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于時間復用的共線干涉框架，使用共線切割的雙折射晶體實現(xiàn)自旋—軌道耦合，避免了額外的光子損耗。這種新型的設計使得該系統(tǒng)非常穩(wěn)定，特別適合實現(xiàn)基于光子的大規(guī)模量子行走。研究組以0.945的高保真度演示了基于可預報單光子的50步的量子行走。

建成了50步的光學量子行走實驗系統(tǒng)后，科研團隊還基于該系統(tǒng)首次直接測量了具有手征對稱性的量子行走中的體拓撲不變量。拓撲物態(tài)是由量子效應導致的與某些拓撲性質相聯(lián)系的新物態(tài)，是近幾十年物理學領域的研究熱點。拓撲物態(tài)天然具有抵抗局域退相干的能力，所以在實現(xiàn)量子信息任務中也具有潛在應用價值。拓撲物態(tài)在凝聚態(tài)和冷原子等系統(tǒng)中已有大量的實驗研究。近來，量子行走系統(tǒng)越來越多地被用于研究具有自旋—軌道耦合的物理系統(tǒng)的拓撲性質。通常的方法是基于體—邊界對應原理，通過對邊界態(tài)的研究反推物理系統(tǒng)的體拓撲性質。直接觀測系統(tǒng)的體拓撲性質是拓撲物態(tài)研究中的熱點和難點，其困難在于需要完全測定系統(tǒng)的基態(tài)波函數(shù)。

該研究組通過巧妙設計，成功實現(xiàn)了對光學量子行走系統(tǒng)末態(tài)波函數(shù)的完整重構，進而直接讀取具有手征對稱的量子行走的體拓撲不變量。該光學量子行走實驗平臺對于進一步研究拓撲物態(tài)具有重要的應用價值。

科學家攻克G蛋白偶聯(lián)受體信號轉導重大科學難題

由中國科學家領銜，包括美國、加拿大等多家科研機構在內組成的交叉團隊，合作利用冷凍電鏡技術成功解析視紫紅質與抑制型G蛋白（Gi）復合物的近原子分辨率結構，攻克了細胞信號轉導領域的重大科學難題。近日，相關研究成果已在線發(fā)表于《自然》雜志上。

GPCR是最大的一類細胞跨膜信號轉導受體家族和最重要的藥物靶標，其通過偶聯(lián)下游G蛋白和阻遏蛋白等多種效應蛋白轉導胞外信號。在多種GPCR效應蛋白中，抑制型G蛋白可選擇性偶聯(lián)五羥色胺受體和多巴胺受體等GPCR，以發(fā)揮調節(jié)情緒、食欲、動機、認知和獎勵等功能。

科研團隊在研究中獲得了視紫紅質和Gi蛋白復合物的近原子分辨率冷凍電鏡結構。該結構首次展示了GPCR與Gi蛋白相互作用界面的結構細節(jié)，完善了人們對GPCR-Gi下游轉導選擇性分子機制的理解，也為設計高效低毒的GPCR靶向藥物提供了結構基礎。

這項工作是該交叉團隊在GPCR研究領域的又一重要突破。2015年，該團隊曾利用X射線自由電子激光技術，在《自然》雜志發(fā)表了rhodopsin與阻遏蛋白復合物的晶體結構，攻克了細胞信號轉導領域的重大科學難題。之后，在2017年，該團隊再次破解了GPCR招募阻遏蛋白的磷酸化密碼，相關研究成果曾以封面文章形式發(fā)表在《細胞》雜志上。

專家表示，這些研究成果深入系統(tǒng)地對GPCR與下游多種效應蛋白相互作用進行了研究，闡述了GPCR信號通路轉導的分子機制，具有非常重大的理論意義和實際應用價值。

四川臥龍自然保護區(qū)內的大熊貓

保護大熊貓的收益遠高于成本

中國科研人員領導的一個國際團隊發(fā)現(xiàn)，通過建立自然保護區(qū)保護大熊貓所得收益是成本的10～27倍。該團隊發(fā)表在最新一期美國《當代生物學》雜志上的研究顯示：2010年，大熊貓自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值達26億～69億美元；同年，大熊貓保護總投入成本約2.55億美元，即便按照保守算法，也只有總收益的約十分之一。

有批評者認為把資源投在大熊貓身上是浪費，該研究不支持這種觀點，保護大熊貓在生態(tài)系統(tǒng)服務等方面具有巨大價值。按國際生態(tài)系統(tǒng)服務分類框架定義，生態(tài)系統(tǒng)服務產生3種價值，分別是：供給服務價值，如供當?shù)厝丝诜N植、放牧、汲水和伐木等；調節(jié)服務價值，如管控降水、碳封存等；文化服務價值，如娛樂和文化收益等。

研究人員對已有文獻進行分析，計算得出2010年大熊貓自然保護區(qū)森林的供給服務與調節(jié)服務價值為18.99億美元。僅考慮中國人口和經濟合作與發(fā)展組織成員國來華旅游人數(shù)，2010年文化服務總價值為7.09億美元，3種價值收益合計約26億美元。如果文化服務價值擴大到全球人口，則當年的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值可達69億美元。

據介紹，截至2014年，中國已建立大熊貓自然保護區(qū)67個，面積超過3.3萬平方公里，覆蓋一半以上的大熊貓宜居區(qū)。研究人員認為，如果擴大15%的自然保護區(qū)面積，并提高15%的供給服務和調節(jié)服務水平，投入成本將增加到2.92億美元，而總收益將增加到32.2億美元，收益相對成本的比例會更高。