具超長可重復相干時間的通量量子比特問世

以色列巴伊蘭大學物理系暨量子糾纏科學與技術(shù)中心邁克爾·斯特恩及其同事基于一種稱為超導通量量子比特的不同類型的電路構(gòu)建超導處理器。在2003年1月發(fā)表于《物理評論應用》上的一篇論文中，他們提出了一種控制和制造通量量子比特的新方法，該方法具有前所未有的可重復長相干時間。

通量量子比特是一種微米大小的超導環(huán)路，其中電流可順時針或逆時針流動，也可雙向量子疊加。與傳輸子（transmon）量子比特相反，這些通量量子比特是高度非線性的對象，因此可在非常短的時間內(nèi)以高保真度（即無錯誤地進行計算的能力）進行操作。

超導傳輸子量子比特被認為是可擴展量子處理器的基本構(gòu)建塊。多年來，傳輸子量子比特的保真度不斷提高，IBM、亞馬遜和谷歌等科技巨頭在最近的競爭中相繼展示了量子優(yōu)越性。

但隨著處理器變得越來越大，如IBM剛剛宣布推出一款具400多個傳輸子量子比特的處理器，此類系統(tǒng)的保真度和可擴展性要求變得越來越嚴格。特別是，傳輸子量子比特是弱非線性對象，這本質(zhì)上限制了它們的保真度，并且由于頻率擁擠的問題帶來了對可擴展性的擔憂。

而通量量子比特的主要缺點是，它們特別難以控制和制造，這導致了相當大的不可重復性，之前它們在工業(yè)中的使用僅限于量子退火優(yōu)化過程。

在新研究中，研究團隊與澳大利亞墨爾本大學合作，使用新穎的制造技術(shù)和最先進的設備，成功地克服了這一范式的重大障礙。

斯特恩表示，他們在這些量子比特的控制和可重復性方面取得了顯著改善。這種可重復性使他們能夠分析阻礙相干時間的因素并系統(tǒng)地消除它們。這項工作為量子混合電路和量子計算領域的許多潛在應用鋪平了道路。

這項研究得到了以色列科學基金會的支持。

（來源：科技日報）

拓撲絕緣體中首次產(chǎn)生激子

德國維爾茨堡—德累斯頓卓越集群ct-qmat合作團隊在量子研究方面取得突破，他們首次在拓撲絕緣體中探測到激子（電中性準粒子）。這一發(fā)現(xiàn)歸功于拓撲絕緣子發(fā)源地維爾茨堡的智能材料設計，為新一代光驅(qū)動計算機芯片和量子技術(shù)鋪平了道路。研究發(fā)表在2023年1月《自然·通訊》雜志上。

拓撲絕緣體能實現(xiàn)電流的無損傳導和強大的信息存儲，有望成為未來量子技術(shù)新材料的候選。以前使用拓撲絕緣子的概念是基于施加電壓來控制電流，這是從傳統(tǒng)計算機芯片采用的一種方法。然而，如果某種奇異材料是基于電中性粒子（既不帶正電荷也不帶負電荷），那么電壓就不再起作用。因此，如果要產(chǎn)生這種量子現(xiàn)象，就需要其他工具，例如光。

研究人員之前使用的材料是鉍烯，鉍烯的重原子使其成為拓撲絕緣體，可沿邊緣無損導電?，F(xiàn)在，研究團隊首次在拓撲絕緣體中產(chǎn)生了激子。

量子物理學家拉爾夫·克萊森教授說：“我們第一次在拓撲絕緣體中產(chǎn)生并實驗檢測被稱為激子的準粒子。因此，我們創(chuàng)造了一種新的固態(tài)物理工具包，可用光學控制電子。這一原理可能成為一種新型電子元件的基礎?！?/p>

激子是一種只有在某些類型的量子物質(zhì)中才能產(chǎn)生的激發(fā)電子態(tài)。“我們通過在只有一層原子的薄膜上施加短光脈沖來產(chǎn)生激子。”克萊森解釋說，其不同尋常之處在于，激子在拓撲絕緣體中被激活。這為拓撲絕緣體開辟了一條全新的研究路線。

近10年來，人們一直在研究其他二維半導體中的激子，并將其作為光驅(qū)動元件的信息載體。克萊森說：“光和激子之間的相互作用意味著我們可以在這類材料中看到新的現(xiàn)象。例如，這一原理可用來產(chǎn)生量子比特。”

量子比特是量子芯片的計算單位。使用光而不是電壓可使量子芯片的處理速度快得多。因此，最新發(fā)現(xiàn)為開發(fā)未來的量子技術(shù)和微電子領域的新一代光驅(qū)動打造設備鋪平了道路。

（來源：科技日報）

我國科學家首次在實驗室實現(xiàn)激光驅(qū)動湍流磁重聯(lián)

我國科研人員依托上海高功率激光物理國家實驗室“神光Ⅱ”裝置，首次在實驗室實現(xiàn)激光驅(qū)動湍流磁重聯(lián)物理過程，并通過標度變換用于解釋太陽耀斑爆發(fā)現(xiàn)象，實驗證實湍流過程對耀斑快速觸發(fā)以及高能帶電粒子加速的重要性。相關(guān)成果論文于2023年1月17日刊發(fā)在《自然·物理》上。

論文通信作者、北京師范大學天文系教授仲佳勇說，這項工作的重要意義在于實驗上首次利用激光等離子體實現(xiàn)了湍流磁重聯(lián)，激光等離子體更加容易標度變換到太陽耀斑等離子體，從而可以在地面對太陽耀斑內(nèi)部的物理過程進行更加細致和系統(tǒng)的定量研究。

另外一方面，發(fā)現(xiàn)湍流磁重聯(lián)中，高能電子的加速主要來源于重聯(lián)平行電場，而費米加速過程可以忽略，這對傳統(tǒng)的高能電子加速機制提出新的認識和理解。

太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動現(xiàn)象，一次典型耀斑的爆發(fā)相當于數(shù)十億枚氫彈的爆炸，耀斑能產(chǎn)生多波段輻射，劇烈的耀斑會嚴重影響日地空間環(huán)境，對人類生活存在巨大影響，所以認識和了解耀斑活動具有重大意義。目前耀斑觸發(fā)理論的基本出發(fā)點之一是磁重聯(lián)。

磁重聯(lián)是等離子體中方向相反的磁力線因互相靠近而發(fā)生的重新聯(lián)結(jié)的過程，重聯(lián)會將磁能快速轉(zhuǎn)化為等離子體熱能和動能。在天體物理中磁重聯(lián)模型還被廣泛應用于恒星形成、太陽風與地球磁層的耦合、吸積盤物理以及伽馬暴研究中。

湍流磁重聯(lián)是等離子磁流體中磁場能量耗散的最有效的方式之一，其觀測特征是存在速度或磁場渦旋結(jié)構(gòu)、多重聯(lián)點、等離子體團的分裂、破碎以及加速高能電子和離子等現(xiàn)象，然而激光驅(qū)動湍流磁重聯(lián)尚未在實驗室得到直接的證實和系統(tǒng)的研究。

仲佳勇領導的實驗室天體物理研究團隊，長期專注于利用強激光近距離、主動可控的模擬各類天體等離子體物理過程。

早在2010年，仲佳勇與合作者利用上海高功率激光物理國家實驗室“神光Ⅱ”號裝置巧妙地構(gòu)造了激光等離子體磁重聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，成功模擬了太陽耀斑中環(huán)頂X射線源和重聯(lián)噴流。該項工作開辟了實驗室天體物理研究的新領域，并獲得了2011年度中國科學十大進展。

仲佳勇介紹，利用高能量激光系統(tǒng)，科學家們能夠在實驗室中獲得極端的物理實驗條件，模擬多種高能量密度天體物理現(xiàn)象。這種研究方法不僅可以用來驗證天文觀測的理論模型，而且為發(fā)現(xiàn)新物理提供新途徑。在太陽等離子體中湍流過程無處不在，它可以促進磁重聯(lián)過程的快速發(fā)生，反過來磁重聯(lián)也會加快湍流過程，進而達到磁場以及磁流體能量的快速耗散。

團隊在前期工作的基礎上，提出了利用“神光Ⅱ”四路激光多點燒蝕金屬靶，設計具有微擾特征并且磁性相反的等離子體磁環(huán)來增大磁場相互作用區(qū)，進而實現(xiàn)湍流磁重聯(lián)的實驗構(gòu)想。

論文第一作者，北京師范大學天文與天體物理前沿所研究人員平永利博士介紹，實驗中首次發(fā)現(xiàn)相互作用區(qū)形成的電流片呈現(xiàn)碎片化結(jié)構(gòu)，采用傅里葉譜分析方法獲得功率譜信息，并發(fā)現(xiàn)該功率譜符合典型等離子體湍流冪律譜特征。

她表示，通過時空標度變換發(fā)現(xiàn)實驗室湍流與太陽耀斑小尺度湍流結(jié)構(gòu)一致，并且在電流片出流方向的電子能譜呈現(xiàn)非熱的冪律譜特征，通過數(shù)值理論模擬發(fā)現(xiàn)，在湍流磁重聯(lián)過程中，高能電子主要被重聯(lián)平行電場所加速，而回旋過程在出流區(qū)域?qū)﹄娮悠鸬搅藴p速作用，同時費米的加速效應可以忽略不計，這些研究成果為理解太陽耀斑高能粒子起源和加速過程具有重要意義。

（來源：中國科學報）

我國首臺高能同步輻射光源增強器全線貫通

記者從中國科學院高能物理研究所獲悉：位于北京懷柔科學城的第四代光源高能同步輻射光源增強器于2023年1月13日全線貫通，進入設備調(diào)試階段。

增強器是高能同步輻射光源（HEPS）加速器的重要組成部分，周長約454 m，主要負責將電子束流從500 MeV加速到6 GeV，同時在6 GeV時接受儲存環(huán)引出的束流并完成電荷積累，在滿足引出的條件下，適時將束流引出并注入儲存環(huán)。增強器設備安裝任務包含預準直、隧道安裝、精準直、真空連接與封裝等，此次全線貫通標志著高能同步輻射光源建設又往前邁進了一大步。

高能同步輻射光源是國家重大科技基礎設施建設“十三五”規(guī)劃確定建設的10個重大科技基礎設施之一，是基礎科學和工程科學等領域原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究的重要支撐平臺。該裝置于2019年6月在北京懷柔科學城啟動建設，是為國家重大戰(zhàn)略需求和前沿基礎科學研究提供技術(shù)支撐平臺的國家重大科技基礎設施，也是北京懷柔綜合性國家科學中心最重要的重大科技基礎設施。

同步輻射是指速度接近光速的帶電粒子在做曲線運動時沿切線方向發(fā)出的電磁輻射，也叫做同步光。這個場景就像是在雨中快速轉(zhuǎn)動雨傘，沿傘邊緣的切線方向會飛出一簇簇水珠。中科院高能所副所長、高能光源工程常務副總指揮董宇輝研究員告訴記者：“同步光具有穿透性強、高亮度、高強度和能譜寬等特點，可以幫助人類觀察肉眼看不到的微觀世界?！?/p>

高能同步輻射光源由中國科學院高能物理研究所承擔建設，主要建設內(nèi)容包括加速器、光束線站及輔助設施等，建設周期6.5年，新建建筑面積12.5萬m2。它的整體建筑外形似一個放大鏡，寓意為探測微觀世界的利器。建成后的高能同步輻射光源，將是我國第一臺高能同步輻射光源，也是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一。相比第三代同步輻射光源，第四代同步輻射光源的亮度要高出100～1 000倍。

“要看到物質(zhì)里的細節(jié)，很重要的一點就是要有足夠的亮度。比方說，打個手電筒看東西，手電筒越亮，就能看得越清楚。光越亮意味著探測的精度越高，探測速度也越快。”董宇輝說，“作為第四代同步輻射光源，高能光源可以讓我們更清楚地了解材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對材料科學和生命科學的發(fā)展具有重要作用?！?/p>

據(jù)高能同步輻射光源工程總指揮潘衛(wèi)民介紹，光源建設任務將于2025年全部完成，建成后將在我國先進材料、航空航天、能源、環(huán)保、醫(yī)藥、石油、化工、生物工程和微細加工等領域中廣泛應用，提供突破關(guān)鍵技術(shù)，解決瓶頸問題的手段，提升我國原始創(chuàng)新能力和核心技術(shù)國際競爭力。

（來源：人民日報）

我國首座樁撐體系裝配式地鐵車站竣工

隨著最后一塊中板精準安裝就位，青島地鐵6號線全國首座樁撐體系裝配式地鐵車站順利拼裝完成。

青島地鐵6號線朝陽路地下兩層島式車站，現(xiàn)澆段位于車站兩端，長70 m，預制裝配段位于車站中部，長148 m，裝配構(gòu)件共計74環(huán)、410塊，最重的頂板構(gòu)件長度超過10 m，重67 t，拼裝總重1.66萬t。車站從拼裝工藝、拆換撐、工裝設備研發(fā)等方面開展科研攻關(guān)，需攻克樁撐體系拆換撐與大型預制構(gòu)件拼裝協(xié)同作業(yè)、拼裝臺車跨越樁撐體系內(nèi)撐、梁板柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件全預制裝配化、中板在狹小空間旋轉(zhuǎn)翻身等重大施工難題。

面對一系列難題，中鐵八局集團在國內(nèi)首次提出應用“普通門吊+分離式”整體拼裝臺車樁撐體系下裝配建造技術(shù)，實現(xiàn)臺車在裝配式車站的預制中柱、中縱梁影響下的縱向行走，自動跨越樁撐支護體系中的鋼支撐；實現(xiàn)狹小空間下預制構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)、翻身、定位和安裝精度調(diào)整。

在此期間，建設者們研制出適用于裝配式車站中板側(cè)墻接續(xù)支撐的預應力頂伸裝置等多項專利，獲得發(fā)明專利授權(quán)2項、國際專利授權(quán)1項、實用新型專利授權(quán)16項、國家級QC成果一等獎1項。

據(jù)介紹，與同等規(guī)?，F(xiàn)澆車站相比，預制裝配建造施工可實現(xiàn)構(gòu)件集中批量生產(chǎn)預制、現(xiàn)場拼裝，縮短工期4～6個月；高峰期施工人員由160人減少至20人；綜合考慮，單座車站節(jié)約施工成本約500萬元，節(jié)約施工臨時木材、模板支架用量約800 m3；構(gòu)件一次拼裝成型，減少混凝土鑿毛、混凝土廢料等現(xiàn)場建筑垃圾約50%；碳排放量減少4 157.9 t，減量20.33%，符合國家“雙碳”目標。

“裝配建造技術(shù)符合綠色低碳發(fā)展理念，代表著行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。”中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司相關(guān)負責人介紹，他們通過工廠化批量預制，提升了工程質(zhì)量，減少了結(jié)構(gòu)缺陷，提高了生產(chǎn)效率。這項技術(shù)有力推動了軌道交通工程領域工業(yè)化、信息化、智能化的深度融合，具有廣闊的應用前景。

（來源：科技日報）

我國首個億級負荷全息數(shù)字電網(wǎng)建成

2023年1月5日，我國首個全息數(shù)字電網(wǎng)在江蘇建成，通過采集輸變電設施的物理數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡云端構(gòu)建了一個數(shù)字孿生電網(wǎng)，全面提升了電網(wǎng)的智慧運檢水平。這也是我國首次對上億千瓦負荷的大電網(wǎng)進行全息數(shù)字化呈現(xiàn)。

據(jù)悉，這張?zhí)摂M電網(wǎng)覆蓋了10萬km架空輸電線路、28萬基輸電桿塔及地形地貌地物等數(shù)據(jù)，以數(shù)字孿生的方式，將真實電網(wǎng)在數(shù)字空間進行了一比一三維立體還原和數(shù)字化全景呈現(xiàn)，定位精度達到厘米級。

“平均每一基桿塔都設有20個以上無人機巡檢點位，通過航跡自動規(guī)劃、一鍵自主飛行、全程實時監(jiān)控、遇險自動規(guī)避等功能，無人機可實現(xiàn)全自動巡檢作業(yè)，全程無需人工操作?！苯K方天電力技術(shù)有限公司副總經(jīng)理姜海波介紹，全息數(shù)字電網(wǎng)的建成，相當于給江蘇電網(wǎng)裝上了“千里眼”，巡檢作業(yè)人員足不出戶即可實時掌握現(xiàn)場實際工況，且完成一座鐵塔的全面巡檢僅需6 min，效率比傳統(tǒng)人工巡檢提升4～6倍。

“依托全息數(shù)字電網(wǎng)，江蘇電網(wǎng)已實現(xiàn)大規(guī)模無人機巡檢協(xié)同應用與智能管控，可支持上千架無人機同時作業(yè)，全年自動巡檢作業(yè)量超52萬架次，提前發(fā)現(xiàn)消除輸電鐵塔缺陷及通道隱患4.2萬處，嚴重缺陷發(fā)現(xiàn)率提升3倍，每年可節(jié)約電網(wǎng)運維成本約2億元?！眹W(wǎng)江蘇省電力公司設備部副主任吳強表示。

據(jù)了解，當前正處迎峰度冬關(guān)鍵時期，江蘇電網(wǎng)最大負荷預計將達1.12億kW，全息數(shù)字電網(wǎng)的建成，可將電網(wǎng)故障的處理時間再縮短約10%，不僅極大提高電網(wǎng)安全可靠性，為冬季電力穩(wěn)定供應提供堅強保障。

（來源：經(jīng)濟日報）

我國首臺高可靠自主化光纖電流互感器通過技術(shù)鑒定

中國電機工程學會組織來自電力、光學等領域的專家，對我國首臺“高可靠自主化光纖電流互感器”進行技術(shù)鑒定。以中國科學院院士陳維江為代表的行業(yè)專家一致認為，該項目形成全系列光學電流互感器成套裝備，代表領域內(nèi)國際最高技術(shù)水平，對實現(xiàn)領域內(nèi)科技自立自強與創(chuàng)新超越具有重要意義。

長期以來，光纖電流互感器及其核心光電器件主要依賴進口，并且由于其面臨極端低溫、外部振動、強電磁干擾等復雜嚴酷的運行環(huán)境，故障率居高不下，多次導致直流閉鎖及臨停，成為制約直流工程可靠運行的難題。

國家電網(wǎng)有限公司設備部副主任郭賢珊表示，“光纖電流互感器無油無氣、安全環(huán)保、響應速度快、動態(tài)范圍大，已成為電流測量的主要發(fā)展方向，在電力系統(tǒng)尤其是直流輸電工程中具有不可替代的作用，其可靠性直接影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行?！?/p>

針對近年來發(fā)生的運行故障現(xiàn)狀，中國電科院、國網(wǎng)江蘇電力公司組成的團隊經(jīng)過十余年的技術(shù)攻關(guān)，突破光纖電流互感器偏振光學解析方法和擾動機理、波片一體化傳感光纖研制工藝、核心光電器件可靠性增長試驗方法、運行狀態(tài)智能監(jiān)測與預警技術(shù)等核心難題。最終，成功研制出首臺100%全國產(chǎn)化的高可靠自主化光纖電流互感器，實現(xiàn)溫度、抗振性能等環(huán)境耐候性和可靠性關(guān)鍵指標的全面提升，并在±800 kV青南換流站成功掛網(wǎng)運行，標志著我國徹底解決了光學電流測量領域的“卡脖子”難題。在此過程中，項目團隊累計發(fā)布標準19項，取得發(fā)明專利46項，發(fā)表論文專著49篇，獲軟件著作權(quán)17項。

（來源：科技日報）

我國發(fā)明專利有效量位居世界第一

2023年1月16日10時，國新辦舉行新聞發(fā)布會，國家知識產(chǎn)權(quán)局副局長胡文輝介紹了2022年知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)工作情況。胡文輝介紹，2022年，知識產(chǎn)權(quán)工作高質(zhì)量發(fā)展態(tài)勢更加顯著，知識產(chǎn)權(quán)強國建設邁出堅實步伐。

專利方面：全年授權(quán)發(fā)明專利79.8萬件，實用新型專利280.4萬件，外觀設計專利72.1萬件。受理PCT國際專利申請7.4萬件。專利復審結(jié)案6.3萬件，無效宣告結(jié)案0.79萬件。我國申請人通過《工業(yè)品外觀設計國際注冊海牙協(xié)定》提交外觀設計國際注冊申請1286件。

截至2022年底，我國發(fā)明專利有效量為421.2萬件。其中，國內(nèi)（不含港澳臺）發(fā)明專利有效量為328.0萬件。我國每萬人口高價值發(fā)明專利擁有量達到9.4件。

商標方面：全年注冊商標617.7萬件。完成商標異議案件審查16.9萬件。完成各類商標評審案件審理41.2萬件。收到國內(nèi)申請人提交的馬德里商標國際注冊申請5 827件。

截至2022年底，我國有效商標注冊量為4 267.2萬件。

地理標志方面：全年批準地理標志產(chǎn)品5個。核準地理標志作為集體商標、證明商標注冊514件。核準使用地理標志專用標志市場主體6 373家。

截至2022年底，我國累計批準地理標志產(chǎn)品2 495個，核準地理標志作為集體商標、證明商標注冊7 076件。

集成電路布圖設計方面：全年集成電路布圖設計發(fā)證9 106件。截至2022年底，我國集成電路布圖設計累計發(fā)證6.1萬件。

知識產(chǎn)權(quán)保護、運用方面：全年辦理專利侵權(quán)糾紛行政案件5.8萬件，辦理維權(quán)援助申請7.1萬件，受理糾紛調(diào)解8.8萬件。

全年專利商標質(zhì)押融資項目達2.8萬個。質(zhì)押融資總額達4 868.8億元。

有效發(fā)明專利實現(xiàn)量質(zhì)齊升。我國是世界上首個國內(nèi)發(fā)明專利有效量超300萬件的國家，其中高價值發(fā)明專利擁有量達到132.4萬件，同比增長24.2%，占發(fā)明專利有效量的比重超過四成。世界知識產(chǎn)權(quán)組織最新發(fā)布的《世界知識產(chǎn)權(quán)指標》報告也顯示，我國發(fā)明專利有效量已經(jīng)位居世界第一。

國內(nèi)企業(yè)創(chuàng)新活力不斷增強。截至2022年底，我國國內(nèi)擁有有效發(fā)明專利的企業(yè)達35.5萬家，較上年增加5.7萬家，擁有有效發(fā)明專利232.4萬件，同比增長21.8%。其中高新技術(shù)企業(yè)、專精特新“小巨人”企業(yè)擁有有效發(fā)明專利151.2萬件，占國內(nèi)企業(yè)擁有總量的65.1%，較上年同期提高0.5個百分點。

數(shù)字領域技術(shù)創(chuàng)新日益活躍。按照世界知識產(chǎn)權(quán)組織劃分的35個技術(shù)領域統(tǒng)計，截至2022年底，我國信息技術(shù)管理、計算機技術(shù)等數(shù)字技術(shù)領域有效發(fā)明專利增長最快，分別同比增長59.6%和28.8%。2022年，我國數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利授權(quán)量為32.5萬件，同比增長17.9%，專利儲備不斷增強。

知識產(chǎn)權(quán)質(zhì)押融資惠及更多中小微企業(yè)。2022年全年專利商標質(zhì)押融資金額首次突破4 000億元，連續(xù)三年保持40%以上的增速?；菁捌髽I(yè)2.6萬家，其中70.5%為中小微企業(yè)，為其應對疫情沖擊和平穩(wěn)健康發(fā)展帶來了“真金白銀”。

國外在華知識產(chǎn)權(quán)數(shù)量穩(wěn)步增長。截至2022年底，國外在華發(fā)明專利有效量達86.1萬件，同比增長4.5%，涉及國外企業(yè)5.8萬家，較上年增加0.2萬家。國外在華有效注冊商標203.0萬件，同比增長5.9%。知識產(chǎn)權(quán)助力高水平對外開放的作用持續(xù)顯現(xiàn)。

（來源：央視新聞客戶端）