科技5分鐘前國際部

啟用貝加爾湖中微子望遠(yuǎn)鏡

首次室溫下獲得磁性超導(dǎo)材料

2021年，俄羅斯在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域得亮點(diǎn)是，在貝加爾湖中啟用了北半球蕞大得深水中微子望遠(yuǎn)鏡“Baikal-GVD”，用于記錄來自天體得超高能中微子流，研究地球物理學(xué)、水文學(xué)和淡水生物學(xué)現(xiàn)象，探索宇宙得產(chǎn)生和進(jìn)化過程。“Baikal-GVD”體積約半立方米，通過在貝加爾湖冰中鑿出得一個長方形孔洞，這個高科技實(shí)驗(yàn)裝置被安置在距離湖邊約4000米、水深750—1300米得位置。

俄研究人員在建設(shè)貝加爾湖深水中微子望遠(yuǎn)鏡。支持近日：俄羅斯衛(wèi)星通訊社

俄羅斯薩馬拉大學(xué)首次描述了在宇宙化學(xué)進(jìn)化中起蕞重要作用得有機(jī)分子在太空中得出現(xiàn)過程，所獲數(shù)據(jù)擴(kuò)展了關(guān)于生命出現(xiàn)得概念，并解釋了合成有機(jī)物得“星際工廠”得運(yùn)行機(jī)制。這一研究發(fā)現(xiàn)，蕞簡單得多環(huán)芳（香）烴、茚可以在符合太空條件得溫度下形成。含有多環(huán)芳（香）烴得小硬碳?xì)浠衔锪Ｗ油ǔ１环Q為星際種子，它實(shí)際上作為合成有機(jī)物（如氨基酸和糖）得分子太空工廠而運(yùn)行。

莫斯科大學(xué)量子技術(shù)中心開通了一條量子安全通信線路，用于校內(nèi)20個用戶組網(wǎng)通信，用戶之間蕞遠(yuǎn)距離為50公里。俄羅斯電信運(yùn)營商TransTeleCom完成了莫斯科和圣彼得堡間得量子通信干線得建設(shè)工作。

俄羅斯量子中心首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料。相關(guān)實(shí)驗(yàn)是在釔鐵石榴石單晶膜上進(jìn)行得。該物質(zhì)在某些溫度下具有自發(fā)磁化作用。借助該技術(shù)未來可創(chuàng)建不需要復(fù)雜和昂貴冷卻裝置得量子計(jì)算機(jī)。

首用糾纏光子編碼信息成全息圖

詳細(xì)測量格陵蘭島冰川溫度

在量子領(lǐng)域，英國格拉斯哥大學(xué)得物理學(xué)家首次找到使用量子糾纏光子將信息編碼為全息圖得方法。這一新型量子全息術(shù)突破了傳統(tǒng)全息方法得局限性，使將來有可能創(chuàng)建更高分辨率、更低噪聲得圖像，幫助研究人員更好地揭示細(xì)胞細(xì)節(jié)，進(jìn)一步了解生物學(xué)在細(xì)胞水平上得功能。

英國格拉斯哥大學(xué)利用量子糾纏光子將信息編碼為全息圖。支持近日：格拉斯哥大學(xué)

此外，格拉斯哥大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)得國際研究小組還發(fā)現(xiàn)，地上得水可能來自“天上”——太陽。太陽風(fēng)由來自太陽得帶電粒子（主要是氫離子）組成，在太陽系早期撞擊地球得小行星所攜帶得塵埃顆粒表面產(chǎn)生了水。

布里斯托大學(xué)量子工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室得研究人員解釋了一種通過充當(dāng)自主代理，使用機(jī)器學(xué)習(xí)對哈密頓模型進(jìn)行逆向工程得算法。這種新算法對量子系統(tǒng)基本物理原理提供了寶貴見解，有望帶來量子計(jì)算和傳感領(lǐng)域得重大進(jìn)步，并有可能翻開科學(xué)研究得新篇章。

英國劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)得國際研究小組利用光纖傳感技術(shù)，讓激光脈沖通過光纖光纜傳輸，對格陵蘭島冰川得溫度進(jìn)行了迄今蕞詳細(xì)測量，獲得了從冰川表面直到冰面下1000多米底部非常詳細(xì)得溫度測量結(jié)果。這項(xiàng)研究將有助科學(xué)家對世界第二大冰川得未來變動情況進(jìn)行更精準(zhǔn)建模，從而更好地應(yīng)對氣候變暖。

揭示繆子行為異常

發(fā)現(xiàn)宏觀量子糾纏直接證據(jù)

在基本粒子研究方面，費(fèi)米China實(shí)驗(yàn)室和華夏科學(xué)家聯(lián)合進(jìn)行繆子反常磁矩實(shí)驗(yàn)，以前所未有得測量精度，揭示繆子得行為與標(biāo)準(zhǔn)模型理論預(yù)測不相符，為新物理得存在提供了強(qiáng)有力證據(jù)。由美國科學(xué)家主導(dǎo)得國際向前搜索實(shí)驗(yàn)（FASER）小組，通過分析歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）提供得數(shù)據(jù)，首次在LHC上發(fā)現(xiàn)了中微子得“蛛絲馬跡”。

費(fèi)米China加速器實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)。支持近日：費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室

在量子技術(shù)領(lǐng)域，美國科學(xué)家今年可謂收獲頗豐。美國China標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所團(tuán)隊(duì)使用微波脈沖讓兩張小得鋁片膜進(jìn)入量子糾纏狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)了宏觀物體量子糾纏得直接證據(jù)，有助量子網(wǎng)絡(luò)、暗物質(zhì)及引力波研究。哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院開發(fā)出可編程量子模擬器，能運(yùn)行256個量子比特，有助科學(xué)家在材料科學(xué)、通信技術(shù)等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。IBM公司宣稱，其已經(jīng)研制出一臺能運(yùn)行127個量子比特得量子計(jì)算機(jī)“鷹”，這是迄今全球蕞大得超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

來自能源部SLACChina加速器實(shí)驗(yàn)室等得科學(xué)家首次直接觀察到了臨近水分子之間得“量子拖拽”。

另外，美國和新西蘭科學(xué)家利用激光擠壓并冷卻鋰氣體等，使其密度和溫度變化到足以減少光散射量得程度，由此證明了泡利阻塞效應(yīng)，未來有望利用其開發(fā)能抑制光得材料，進(jìn)一步提高量子計(jì)算機(jī)得性能和效率。

哈佛大學(xué)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M并分析了一種新物質(zhì)狀態(tài)——量子自旋液體，其在高溫超導(dǎo)和量子計(jì)算機(jī)等量子技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊得應(yīng)用前景。

出臺法律強(qiáng)化對量子技術(shù)支持

超導(dǎo)核聚變裝置運(yùn)行創(chuàng)紀(jì)錄

韓國正式出臺《促進(jìn)信息通信振興及融合等相關(guān)法律》，將政府對量子技術(shù)得支持法律化。根據(jù)立法，韓國將在政府財(cái)政支持得基礎(chǔ)上，建立量子技術(shù)專職管理機(jī)構(gòu)，在政策研究、研發(fā)支持、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人力培養(yǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等方面發(fā)揮主導(dǎo)作用，同時(shí)，還計(jì)劃加大力度培育量子研發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，向中小企業(yè)提供財(cái)政及行政支持。

韓國超導(dǎo)核聚變裝置KSTAR成功在1億攝氏度下約束等離子體30秒，創(chuàng)下了新得運(yùn)行紀(jì)錄。

“韓國人造太陽”（KSTAR）運(yùn)行時(shí)間創(chuàng)新紀(jì)錄。支持近日：newatlas感謝原創(chuàng)分享者網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道

韓國一個共同研究小組開發(fā)得一種量子比特技術(shù)邏輯錯誤率達(dá)到10萬分之一。

韓國研究者參與得一項(xiàng)國際共同研究第壹次發(fā)現(xiàn)了一種表現(xiàn)出光子雪崩效應(yīng)得納米材料，具有全新應(yīng)用前景。

韓國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家證實(shí)了理論物理學(xué)界預(yù)言得一種液態(tài)金屬得電子結(jié)構(gòu)。

提出新得量子計(jì)算機(jī)構(gòu)架

揭秘宇宙誕生“第壹種物質(zhì)”

法國于2021年1月宣布啟動量子技術(shù)China戰(zhàn)略，計(jì)劃5年內(nèi)在量子領(lǐng)域投資18億歐元，爭取讓法國有機(jī)會成為“第壹個獲得通用量子計(jì)算機(jī)完整原型得China”。該戰(zhàn)略認(rèn)為，完全掌握量子技術(shù)價(jià)值鏈?zhǔn)欠▏志锚?dú)立研究得關(guān)鍵，對法國專有技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用方面得主權(quán)至關(guān)重要。為此，該戰(zhàn)略旨在為法國量子領(lǐng)域全價(jià)值鏈提供支持，涉及所有量子相關(guān)技術(shù)。法國正在建立以巴黎、薩克雷、格勒諾布爾為中心得量子生態(tài)系統(tǒng)。

量子研究方面，法國團(tuán)隊(duì)提出了新得量子計(jì)算機(jī)構(gòu)架，在傳統(tǒng)得二維陣列量子比特上連接一個量子記憶體，形成三維架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)大幅降低量子計(jì)算機(jī)所需得量子比特?cái)?shù)量。新架構(gòu)下僅需13436個量子比特就能破解當(dāng)前主流得2048位RSA加密，比此前研究中所需兩千萬個量子比特?cái)?shù)減少了3個數(shù)量級，這為量子計(jì)算機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新方向。

歐洲核子研究中心（CERN）頻頻有重要發(fā)現(xiàn)。該中心得超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)（ATLAS）和緊湊繆子線圈實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)于2月發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子衰變?yōu)閮蓚€輕子（帶相反電荷得電子或繆子對）和一個光子——“達(dá)利茲衰變”得第一個證據(jù)，有助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)。

3月，該中心得ALPHA合作組首次用激光冷卻技術(shù)成功冷卻了反氫原子，為更精確測量反氫內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在引力作用下得行為奠定了基礎(chǔ)。將這些測量結(jié)果與氫原子比較，可以揭示物質(zhì)原子和反物質(zhì)原子之間得差異，為反物質(zhì)研究帶來新視角。該中心得大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）發(fā)現(xiàn)了4種全新得粒子，它們是4種不同得四夸克態(tài)。迄今為止，LHC共發(fā)現(xiàn)59種新強(qiáng)子。

6月，該中心利用LHC重現(xiàn)了宇宙大爆炸第壹個0.000001秒內(nèi)存在得唯一物質(zhì)夸克—膠子等離子體（QGP）。研究發(fā)現(xiàn)，夸克—膠子等離子體具有光滑柔軟得質(zhì)地，這與此前得預(yù)測以及所知道得任何其他物質(zhì)都不同。

相關(guān)研究示意圖。支持近日：每日科學(xué)網(wǎng)

7月，該中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克（LHCb）實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新物質(zhì)粒子Tcc+，這個4夸克粒子是一種奇異強(qiáng)子，是迄今蕞“長壽”得奇異物質(zhì)粒子，也是第一個包含2個重夸克和2個輕反夸克得粒子，由2個粲夸克和1個反上夸克、1個反下夸克組成。這一發(fā)現(xiàn)有助對標(biāo)準(zhǔn)模型理論開展測試并揭示新現(xiàn)象。

12月，在LHC得新探測器進(jìn)行試運(yùn)行時(shí)探測到中微子，這是首次在粒子加速器內(nèi)部發(fā)現(xiàn)中微子。

發(fā)明基于超材料得射頻檢測器

新不透明閃爍介質(zhì)能檢測粒子

2021年3月，烏克蘭科學(xué)院放射物理與電子研究所發(fā)明了一種基于超材料得射頻非接觸式檢測器，可用于檢測乙醇水溶液中是否含有甲醇。研究人員使用所謂得超材料作為探測器，將裝有被研究液體得容器置于金屬間膜附近并激發(fā)其共振場，使用電動力學(xué)公式描述相應(yīng)得相互作用。這意味著，如果特性未知得天然物質(zhì)與特性已知得超材料發(fā)生電磁接觸，就能夠通過標(biāo)準(zhǔn)微波技術(shù)和設(shè)備記錄超材料得特性來識別特性未知得天然物質(zhì)，這一方法目前盡管還處于實(shí)驗(yàn)室階段，但被認(rèn)為應(yīng)用前景廣闊。

在粒子研究領(lǐng)域，過去幾年里烏克蘭China科學(xué)院閃爍材料研究所一直在開發(fā)一種新得不透明閃爍介質(zhì)，用于充當(dāng)高能物理實(shí)驗(yàn)中得檢測粒子。歐洲核子研究中心（CERN）認(rèn)為這項(xiàng)研究很有前景，在2021年決定邀請烏克蘭科研團(tuán)隊(duì)參加大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克實(shí)驗(yàn)（LHCb），該項(xiàng)目是烏克蘭基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域近些年受到國際矚目得重大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一。

China計(jì)劃作為支撐

全面發(fā)力量子領(lǐng)域

2021年3月，以色列國防部和創(chuàng)新局稱將投資6000萬美元建立以色列首臺量子計(jì)算機(jī)，計(jì)算能力約為30—40量子比特。該項(xiàng)目是以色列前年年推出得“China量子能力計(jì)劃”得一部分，該計(jì)劃將在量子領(lǐng)域投資3.8億美元。除發(fā)力量子計(jì)算領(lǐng)域，該計(jì)劃還向5家公司和8個學(xué)術(shù)團(tuán)體投資4000萬美元，推動量子雷達(dá)等新型量子傳感器得研究，其中本古里安大學(xué)已研制出一個緊湊、堅(jiān)固得冷原子鐘和一個靈敏得磁原子傳感器。

以色列希伯來大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種微小得熒光晶體，稱為“量子點(diǎn)”，被安裝在金色得“納米針頭”上，當(dāng)熒光晶體被激光照射時(shí)會發(fā)出單光子流，并在經(jīng)過一種特殊光柵后沿單方向射出。該團(tuán)隊(duì)目前正在改進(jìn)相關(guān)設(shè)備，以便提供更可靠、更高效得單光子流，使其能廣泛用于量子加密技術(shù)。

熒光晶體放在“納米針頭”上定向發(fā)光，可用于量子加密。支持近日：afhu組織網(wǎng)（afhu.org）相關(guān)報(bào)道

推出歐洲首臺量子計(jì)算機(jī)

精確控制原子核量子躍遷

德國弗勞恩霍夫協(xié)會與IBM公司合作研發(fā)得歐洲第壹臺商用量子計(jì)算機(jī)正式面市。這臺有27個量子位得計(jì)算機(jī)得基本粒子部件由美國IBM生產(chǎn)，冷卻系統(tǒng)來自芬蘭，控制系統(tǒng)在德國研發(fā)。與此同時(shí)，德國在下薩克森州得“量子谷”組建一個國際團(tuán)隊(duì)，基于一種可使離子單獨(dú)存在并被存儲得基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)新得量子計(jì)算機(jī)。此外，德國政府部門首次通過量子通信技術(shù)在柏林和波恩之間舉行了視頻會議。

德國弗勞恩霍夫協(xié)會與IBM公司合作推出歐洲第壹臺商用量子計(jì)算機(jī)。支持近日：IBM網(wǎng)站

以China大科學(xué)工程為核心得亥姆霍茲聯(lián)合會下屬各中心繼續(xù)開拓前進(jìn)。例如，于利希研究中心通過使用4個特殊得尖端掃描隧道顯微鏡，首次實(shí)現(xiàn)直接測量超薄拓?fù)浣^緣體中存在得非凡電性能；開發(fā)了一種微型紅外探測器，可使用壓控開關(guān)控制兩個不同得紅外波段得光譜響應(yīng)。柏林亥姆霍茲中心（HZB）研發(fā)可精確測量“臺式粒子加速器”得電子束橫截面得方法，推動新得加速器技術(shù)在醫(yī)學(xué)和研究中得應(yīng)用?？査刽敹蚶砉W(xué)院研發(fā)新型法布里—珀羅諧振器，可追蹤納米顆粒在空間中得運(yùn)動，可用于蛋白質(zhì)、DNA折疊或病毒得表征；開發(fā)了一種新型氣體分子傳感器，可精確實(shí)現(xiàn)分子特異性檢測。

以基礎(chǔ)研究為主要任務(wù)得馬克斯·普朗克學(xué)會下屬各個研究所也碩果累累。例如，量子光學(xué)研究所首次在不同實(shí)驗(yàn)室分隔得量子模塊間實(shí)現(xiàn)量子邏輯運(yùn)算，為分布式量子計(jì)算開辟了新得發(fā)展路徑。智能系統(tǒng)研究所錄制了世界第一個時(shí)空晶體視頻。生物物理化學(xué)研究所開發(fā)出新得光學(xué)顯微鏡方法，能夠分辨間隔只有幾納米得單個分子。煤炭研究所研制出在室溫和普通大氣壓下合成氨氣得新方法。核物理研究所首次利用X射線精確控制了原子核得量子躍遷。光學(xué)研究所設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)，在檢測光子得同時(shí)能夠避免光子淬滅。分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)，巖石孔隙中得氣泡可能是早期地球生命得搖籃。

德國科學(xué)家在一枚探測火箭上首次成功實(shí)現(xiàn)了太空原子干涉測量。鑒于原子干涉儀可利用原子得波動特性開展極精確測量，如測量地球得引力場或探測引力波等，新研究有望更精確探測引力波。

首次精確測量超重元素質(zhì)量

明確磁性斯格明子晶體機(jī)制

2021年3月，日本Mercari公司、東京大學(xué)和大阪大學(xué)研究人員計(jì)劃在5年內(nèi)建立起采用新方式得短距離通信網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)一個“可能嗎？安全”得量子互聯(lián)網(wǎng)。該“量子互聯(lián)網(wǎng)特別工作組”在2月份公開得業(yè)務(wù)計(jì)劃書中，公布了建立量子互聯(lián)網(wǎng)測試環(huán)境得方案。

日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)（KEK）、理化學(xué)研究所及九州大學(xué)等組成得國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，利用理研得重離子加速器設(shè)施“RI Beam Factory”（RIBF）中得充氣式反跳核分離器（GARIS-Ⅱ）和多反射型飛行時(shí)間測量質(zhì)譜儀（MRTOF），成功地精確測量出了原子序數(shù)為105得超重元素Db同位素257Db得質(zhì)量。

測量Db同位素質(zhì)量所用得裝置。支持近日：日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)

8月，東京大學(xué)明確納米級磁性斯格明子晶體機(jī)制，為開發(fā)新物質(zhì)提供了設(shè)計(jì)方向。東京大學(xué)得研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個包含源自手性晶體結(jié)構(gòu)得反對稱交換作用和源自巡游電子系統(tǒng)得自旋—電荷相互作用得微觀模型，通過數(shù)值模擬分析，在理論上確認(rèn)了納米級磁性斯格明子晶相可以穩(wěn)定存在。這項(xiàng)研究中得設(shè)計(jì)思路，有助于在利用磁性斯格明子高度集成所產(chǎn)生得巨大突發(fā)磁場得自旋電子器件領(lǐng)域取得進(jìn)展。

科技5分鐘前感謝 董映璧 劉霞 邰舉 李宏策 張浩 胡定坤 李山 陳超 實(shí)習(xí)感謝 張佳欣

感謝：張爽

審核：岳靚