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中國科大在分布式量子精密測量方面取得重要進展
項目成果/簡介:中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陳宇翱、徐飛虎等利用多光子量子糾纏在國際上首次實現分布式量子相位估計的實驗驗證，這為將來構建基于量子網絡的高精度量子傳感奠定基礎。該成果于11月30日在國際學術知名期刊《自然·光子學》上在線發表。 分布式傳感是一種可用于同時執行遠程空間多個節點上精密測量任務的重要手段，在日常生活、科學研究和工程等領域有著廣泛的應用。例如，該項技術可用于橋梁、飛機等大型結構的應力場分布和溫度場分布的有效監測。隨著量子技術的不斷發展，傳感技術也邁進了量子化時代。量子網絡作為量子信息和量子計算的重要組成，在執行各類遠程多節點任務中起著重要作用。當對多個空間分布的參量進行測量時，分布式量子傳感能夠實現超越經典統計極限的測量精度。然而，分布式量子傳感面對的一個重要問題是：如何選擇并制備能夠實現對多個參量最優的測量精度的量子糾纏態。研究表明，對于某類分布式的最大糾纏態，理論上能夠達到最優測量精度，即海森堡極限。 研究團隊設計了最優的測量方案，基于多光子量子糾纏，通過操縱六光子干涉儀，實驗演示了多個獨立的相移及其平均值測量。實驗結果顯示，利用分布式糾纏態進行測量，其精度可以超越經典傳感器的理論極限。基于光子糾纏和相干性組合的方案，研究團隊進一步實驗演示了多個空間相移的線性組合測量（參數數量總個數達到21個），與僅利用粒子糾纏的方案對比，該組合式方案不僅能夠增加可測量參數數量，還能提高測量精度。 該項工作成功實現了多參量分布式量子傳感的原理性實驗驗證，評估了不同糾纏結構情況下的測量精度，驗證了糾纏結構對測量精度的增強效果，擴展了資源利用率和可測量的參量數量，朝分布式量子傳感的實際應用邁出了重要一步?！蹲匀弧す庾訉W》雜志的審稿人對該工作給予高度評價，稱贊這是一項“重要的里程碑工作”（constitutes a significant milestone）。
中國科學技術大學
2021-04-11
防治儲糧害蟲的藥劑及其在防治儲糧害蟲中的應用
本發明涉及一種防治儲糧害蟲的藥劑及其在防治儲糧害蟲中的應用，屬于生物農藥技術領域。本發明一種防治儲糧害蟲的藥劑，屬于植物源殺蟲劑，易分解，不污染環境，對人畜安全；其有效成分鉆葉紫菀總揮發油，對害蟲具有多種作用機理，不易使害蟲產生抗藥性，可長期使用；所述藥劑滅蟲后失去活性，不會積累在害蟲體內，保護了生態環境；其制備方法簡單易行，原料成本低，適合大規模生產，可廣泛用于儲糧害蟲的防治。
中國農業大學
2021-04-11
新型納米晶種材料及其在輕合金中的應用
輕量化和綠色制造是實現航空航天和交通運輸等領域節能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統鋁合金服役性能不能滿足高端制造業發展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質量不穩定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關鍵共性難題，突破鋁合金力學性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。
本項目以多相熔體原子團簇演變調控為突破口，發明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創新手段。
傳統鑄造鋁硅合金生產中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調控共晶及過共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質效果及產品質量不穩定、P2O5污染嚴重的問題。生產中通常采用傳統Al-Ti-B及Al-Ti-C細化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細晶強化作用?；谝陨想y題，山東大學發明了用于調控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細化的強效AlTiC-B系納米晶種材料。
Al-P系納米晶種：①節能減排：與傳統工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節能降耗。②產品質量提升：實現了初晶硅尺度及構型高效調控，鋁活塞鑄件抗拉強度提升0%，體積穩定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。
AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細化“中毒”等難題，有效調控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動性，解決了熱裂、澆不足等行業難題。③提升了鑄件性能：與傳統Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。
獲獎情況:2016年度山東省技術發明一等獎，納米晶種合金系列產品與耐熱高強輕金屬材料的創制及應用2009年度山東省技術發明二等獎，硅-磷和鋁-磷合金研制與發動機活塞材料強化新技術2005年度山東省科技進步二等獎，富磷富碳中間合金的研究與應用2004年度教育部技術發明二等獎，高效Al-P中間合金及其變質處理
山東大學
2021-05-11
5G無線機動組網及在垂直行業的應用
隨著5G與垂直行業的結合日益緊密，5G專網受到了廣泛關注。傳統5G專網大多依賴現有的運營商網絡設施，基站位置固定且建設成本高，無法滿足部分垂直領域低沉本、快速、靈活的布網需求。例如在應急搶險救災領域，在地面通信設施中斷受損等情況下，需要短時間快速進行網絡搭建，且網絡的服務區域需隨著救援人員的任務位置不斷變化；在礦業開采領域，隨著作業面的掘進，聯網機械設備的位置也在變化，由此也需要調整基站的位置。另外，對于長距離覆蓋的場景，單個5G基站由于覆蓋距離受限，難以滿足要求。 在上述需求驅動下，課題組提出了5G機動專網的概念，通過利用5G高速鏈路實現了5G基站和核心網間的無線連接（即無線回程），使基站部署位置不再受限于有線連接，與此同時，機動專網系統的基站和核心網具有便攜、輕量的特點，成本低、易部署、機動性好。由于系統的接入鏈路和回程鏈路均基于5G制式，整個系統相比現有Mesh組網方案具有顯著的高速率優勢，可在多跳組網下有效支撐全景視頻回傳、無線增強現實、遠程無人車操控、高清視頻通話等業務。圖1展示了系統使用的靈巧軟基站、霧小站和輕量核心網，圖2展示了一個具體的機動多跳傳輸方案和性能結果，圖3展示了所提方案在應急通信和軍事通信領域的應用前景。圖 1 機動專網核心設備介紹圖 2 機動組網系統拓撲圖 3 機動組網系統應用前景
北京郵電大學
2021-04-10
新型錸功能材料在清潔能源生產中的應用技術
采用萃取及氧化/萃取工藝裝置處理某石化公司催化裂化汽油，使其硫含量達歐 V 排放標準，同時提高燃油收率；優化功能材料的合成方法，降低成本，便于工業化應用；合成新的功能化的離子液體，提高萃取選擇性，達到深度脫硫標準；將離子液體萃取與氧化技術耦合，研究氧化/萃取脫硫技術難點，如選擇合適的氧化劑、制備高效的催化劑等；優化離子液體的回收再利用，減少廢液的產生，進一步探索離子液體循環利用的新方法；完善工業化應用所必須的各種基礎數據。克服傳統加氫脫硫體系存在的溫度高、壓力大、副產品多等弊端，實現常溫常壓油品深度脫硫，催化劑循環利用?？朔鹘y加氫脫硫體系存在的溫度高、壓力大、副產品多等弊端，實現常溫常壓油品深度脫硫等技術手段。
遼寧大學
2021-04-11
鼠源白介素在無血清培養中的高效表達及生產
2002年全球生物技術藥品市場銷售額約為200億美元，且每年保持12%甚至更高的增長速度，預計2003年可達250億美元，將占同期世界藥品市場總銷售額的10%以上。生物制藥較之傳統制藥有眾多優點：生產工藝簡單，人力投入少；無環境污染；生產周期短.因此，目前生物制藥的發展速度很快，生物藥品在醫藥市場所占比例也越來越高。 白細胞介素是介導白細胞間及其他多種細胞間相互作用的一些淋巴因子，主要作用是維持和發揮人體免疫系統的功能，目前已發現18種，其適應癥各有不同。我國白介素的研究開發與國外先進水平基本同步，隨著癌癥發病人數不斷上升，重組白介素系列藥品市場容量也在緩慢增長，白介素系列藥品是國家一類新藥，被國家科技部列為十五重大科技專項、同時也被列為國家技術創新計劃項目，目前在全國重點地區典型醫院用藥中排名第91位。 在昆蟲細胞－桿狀病毒系統中，昆蟲細胞感染后期所產生的多角體蛋白質占生產總蛋白的50％，因此研究者在控制桿狀病毒的多角體蛋白啟動子下，將目的基因取代多角體基因，以達到異源蛋白高水平表達的目的。 由于鼠源白介素IL-4在重組桿狀病毒中進行表達，它的表達效率較高，因此這一新的技術在重組蛋白的生產中的應用空間和產業化前景是巨大的。該項目針對白介素IL-4生產的無血清培養基的開發，有利于產品的純化，降低了生產成本。
武漢工程大學
2021-04-11
THz光纖掃描近場成像系統在癌癥臨床診斷中的應用
該診斷方法是基于癌癥組織切片吸收常數的THz近場光纖掃描成像，系統傳輸的圖像易于量化，且無需H&E染色，即可實現病理診斷自動化。因此，該系統在臨床癌癥檢查中具有重要的潛在應用價值，有望在快速、簡便、準確地鑒別胃癌上發揮重要作用，可以節約大量醫院和人力資源的使用，具有重要的社會經濟價值。
東南大學
2021-04-11
5G無線機動組網及在垂直行業的應用
隨著5G與垂直行業的結合日益緊密，5G專網受到了廣泛關注。傳統5G專網大多依賴現有的運營商網絡設施，基站位置固定且建設成本高，無法滿足部分垂直領域低沉本、快速、靈活的布網需求。例如在應急搶險救災領域，在地面通信設施中斷受損等情況下，需要短時間快速進行網絡搭建，且網絡的服務區域需隨著救援人員的任務位置不斷變化；在礦業開采領域，隨著作業面的掘進，聯網機械設備的位置也在變化，由此也需要調整基站的位置。另外，對于長距離覆蓋的場景，單個5G基站由于覆蓋距離受限，難以滿足要求。
在上述需求驅動下，課題組提出了5G機動專網的概念，通過利用5G高速鏈路實現了5G基站和核心網間的無線連接（即無線回程），使基站部署位置不再受限于有線連接，與此同時，機動專網系統的基站和核心網具有便攜、輕量的特點，成本低、易部署、機動性好。由于系統的接入鏈路和回程鏈路均基于5G制式，整個系統相比現有Mesh組網方案具有顯著的高速率優勢，可在多跳組網下有效支撐全景視頻回傳、無線增強現實、遠程無人車操控、高清視頻通話等業務。圖1展示了系統使用的靈巧軟基站、霧小站和輕量核心網，圖2展示了一個具體的機動多跳傳輸方案和性能結果，圖3展示了所提方案在應急通信和軍事通信領域的應用前景。
圖 1 機動專網核心設備介紹
圖 2 機動組網系統拓撲
圖 3 機動組網系統應用前景
北京郵電大學
2021-05-09
物科院趙云山教授在《Advanced Functional Materials》發表研究論文
物科院趙云山教授在低維材料熱電輸運領域取得重要進展。熱電材料通過將環境中廢熱直接轉為有效可利用的電能，為當前能源危機提供了一種可持續、綠色便捷的能源補給途徑，如何提高熱電材料熱電特性成為學者不斷討論和研究的話題。二維半導體材料作為后硅半導體時代重要部分，其具有較高載流子遷移率和較大的有效電子質量，其在熱電領域中應用近年來也引起了廣泛關注。在該工作中，研究人員報道了“能帶工程”可以顯著提高新型二維半導體材料PdSe2的熱電特性，其功率因子可高達1.5 mWm-1K-2。通過退火處理可以降低接觸電阻，同時能夠有效去除雜質缺陷和有機物殘余。研究人員把熱電器件在480K環境中退火4個小時，發現PdSe2導電性提高了將近10倍，同時電子載流子遷移率達到210 cm2V-1S-1，最終熱電因子提高了將近3倍。通過對比不同厚度的PdSe2樣品熱電特性，研究人員發現，越薄的PdSe2呈現出更好的導電和熱電特性。第一性模擬計算證實，隨著厚度降低，導帶中有額外的能帶出現，兩個能級發生了簡并，從而提供更多電子態密度和創造更多電子通道?？紤]PdSe2晶格低對稱性導致的較低熱導率，研究人員預測室溫下其ZT可達0.1，優越于目前報道的其他二維半導體材料。此研究證實，熱退火處理和“維度工程”能顯著提高材料的新型二維半導體PdSe2熱電特性，從而為當前不斷涌現的二維半導體材料在低維熱電領域提供了新思路。該工作對于探索低維材料應用于物聯網自供電領域具有深遠意義。
南京師范大學
2021-02-01
蘇友強組在卵子質量研究領域又取得新突破
卵子就好比一粒種子，其質量好壞直接決定著女性的生殖結局，卵子質量低下是導致女性不孕、出生缺陷以及許多成年疾病的重要原因。因此，產生一枚優質的卵母細胞就成為優生優育以及“試管嬰兒”助孕的關鍵。然而，決定卵子好壞的分子機制還一直是一個尚未完全解開的謎，也是全球生殖生物學/醫學領域研究的熱點。
與其伴侶—小小的精子不同，卵子在其前體細胞—卵母細胞生長發育過程中積累了大量被稱為“母源因子”的物質供其在成熟及受精之后的早期胚胎發育過程中所利用，其中包括許多用來轉變為功能蛋白的信使核糖核酸(mRNA）。雖然過去生殖科學家們已經知道許多這樣的mRNA在卵子里面儲存著并且肯定是經過精挑細選與精雕細琢之后所保留下來的，但是，是誰在執行這一精細的工作還不很清楚。
我室蘇友強組在繼2012年首次發現并命名了能夠同時調控哺乳動物卵母細胞成熟及遺傳信息穩定傳遞的全新基因—MARF1(2012 Science; PNAS)后,經過6年的努力，與復旦大學麻錦彪教授合作，解析了小鼠MARF1蛋白關鍵結構域的晶體結構，并首次揭示了其作為核酸酶在成熟之前的卵母細胞內行使著雕刻藝術家的責任—特異降解冗余的核酸打造完美無暇的母源mRNA庫，為產生一枚優質的卵子而默默奉獻！該發現于10月18日在美國科學院院報(PNAS)正式在線刊登。
南京醫科大學
2021-04-28