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中國科學技術(shù)大學潘建偉及其同事彭承志、徐飛虎等利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，在國際上首次實現(xiàn)量子安全時間傳遞的原理性實驗驗證，為未來構(gòu)建安全的衛(wèi)星導航系統(tǒng)奠定了基礎。該成果于2020年5月11日在線發(fā)表在國際學術(shù)知名期刊《自然·物理》上。

項目成果/簡介:完成人簡介：樊君，西北大學教授，西北大學化工學院副院長， 陜西省化工過程實驗教學示范中心主任，指導博、碩士生研究方向包括反應工程、碳一化工、納米材料、分離工程、精細化工產(chǎn)品開發(fā)研究等。成果內(nèi)容：基于量子點的熒光探針分析對推動即時檢測（POCT）技術(shù)

盧海舟和謝心澄課題組在拓撲半金屬中利用費米弧和“蟲洞隧穿”構(gòu)成的Weyl軌道，提出了一種新的三維量子霍爾效應機制。拓撲半金屬是拓撲物相的新成員，具有拓撲保護的表面態(tài)，被稱作費米弧 (如圖4所示)。費米弧是拓撲半金屬拓撲保護的表面態(tài)的費米面。在拓撲Weyl半金屬中，有4個面可以有拓撲保護的表面態(tài)。由于拓撲約束的原因，每個面的表面態(tài)只是半個二維電子氣。相對的上下表面的費米弧電子氣可以通過Weyl點連接起來，組成一個完整的二維電子氣，這是非常奇異的物相。 既然費米弧也是一種二維電子氣，它們是否可以有量子霍爾效應？要研究這個問題，首先要明白什么是形成量子霍爾效應的關(guān)鍵，那就是電子的回旋運動 (如圖3左圖所示)。電子回旋運動的量子力學描述等價于諧振子，因此會形成等間距的朗道能級。朗道能級在邊界發(fā)生能量畸變，才會有邊界態(tài)提供無耗散的電子輸運和量子霍爾化電導，即量子霍爾效應。 目前，已經(jīng)有多個拓撲半金屬實驗觀察到霍爾電阻的量子化平臺。這種新奇的三維量子霍爾效應的研究才剛剛開始。直接觀測到如圖8所示的奇異邊界態(tài)分布將是未來的一個挑戰(zhàn)方向。  

介紹了一個趨近絕對零度量子散射共振在化學反應中發(fā)揮重要作用的例子。F+H 2

本成果通過可視化的工作界面，可以給出量子信號源的關(guān)鍵物理參數(shù)分析、量子態(tài)演化過程、多份量子態(tài)條件下量子照明雷達的虛警概率分析等多個方面的圖形化界面，具有較強的推廣應用價值。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 量子照明雷達是新興的研究方向，是量子信息技術(shù)與雷達技術(shù)相結(jié)合的新興產(chǎn)物。而量子信息技術(shù)又是古老的量子力學與信息技術(shù)相結(jié)合的交叉學科，不少研究者因晦澀的量子力學而望而卻步。為了降低量子照明雷達的神秘感，打破抽象壁壘，我們創(chuàng)造性地發(fā)展了量子照明雷達的高效仿真技術(shù)，對于未來實現(xiàn)量子雷達的普及與推廣具有重要意義。 截止目前，尚未見到關(guān)于量子照明雷達仿真平臺的相關(guān)報道。而該成果基于MATLAB這一易于上手的計算機數(shù)值平臺，溝通了抽象的量子力學與具體的量子目標探測之間的橋梁，具有創(chuàng)新性和國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)先進性。 經(jīng)過近五年的研究和近兩年教學實踐的檢驗，該成果不斷豐富和完善，通過可視化的工作界面，可以給出量子信號源的關(guān)鍵物理參數(shù)分析、量子態(tài)演化過程、多份量子態(tài)條件下量子照明雷達的虛警概率分析等多個方面的圖形化界面，具有較強的推廣應用價值。鑒于量子雷達技術(shù)是未來新體制雷達的重要技術(shù)途徑之一，本成果將有望在空間、水下目標探測方面取得應用，市場應前景廣闊。截止到目前，該成果已經(jīng)應用于高年級本科生的培養(yǎng)與實訓和北京某研究所的新體制目標探測項目研發(fā)中。

1、背景: 東莞市博思電子數(shù)碼科技有限公司簡稱“博思”，意在廣博思考、致力推動智能科技、創(chuàng)新及獨特的產(chǎn)品研制。博思注重原創(chuàng)設計，發(fā)展產(chǎn)品著手于培育下一代可以有效的學習跨學科知識。鼓勵兒童多探索、多創(chuàng)造、啟發(fā)思維。博思是由一班熱衷于智能科研的人士組成，包括大學學者、科研人員及專業(yè)工程師。推動科技、工程、藝術(shù)、廣泛使用，籍此增加青少年和創(chuàng)意思想。 2、公司使命 “知識開啟智慧，科技創(chuàng)造未來”，培養(yǎng)和造就具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，是我國創(chuàng)新能力的重要資源。現(xiàn)在國家正進行教改，即將由應試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，而這種教育要從青少年抓起。博思將以參與教改為已任，為培養(yǎng)有自主創(chuàng)新能力的人才貢獻自已的一份力量。 3、發(fā)展策略:利用國家改革的契機，將機器人科學送給全國青少年。 4、公司理念: 科技：將科技知識融入產(chǎn)品中，讓孩子們在創(chuàng)意的過程中掌握這些知識。 創(chuàng)意：為孩子們的創(chuàng)新意念，提供一個實現(xiàn)的平臺，平臺本身也將不斷地創(chuàng)新發(fā)展。 夢想、行動：激發(fā)和推動青少年學習智能科技，培養(yǎng)獨立思考的能力，發(fā)現(xiàn)和探索發(fā)明的技巧，學習科技、藝術(shù)、工程、計算機、機械等知識，促進社會科技的繁榮。 5、文化使命:多動---多變----多思 6、人員構(gòu)成 研發(fā)人員：共有各類專業(yè)人士300多名。 宣傳/推廣/銷售人員：50多名。  7、研發(fā)能力: 東莞博思電子數(shù)碼科技有限公司從事機器人產(chǎn)品設計、開發(fā)、宣傳、推廣及銷售。將市場部與開發(fā)設計部結(jié)合為一體，內(nèi)部由局域網(wǎng)實現(xiàn)資料共享，將市場要求與產(chǎn)品開發(fā)有機結(jié)合起來，極大地提高工作效率，加快產(chǎn)品研發(fā)速度。 業(yè)務范圍 博思電子數(shù)碼科技有限公司是一家集開發(fā)、宣傳、推廣及銷售于一體公司，專門開發(fā)高科技產(chǎn)品。與星月公司聯(lián)合，公司建立了完善的遍布全國的營銷網(wǎng)絡，擁有龐大、完善的銷售公司，總部設在東莞。 在北京、上海、成都、武漢設有辦事處、分公司，在其它省市、直轄市都有我們的代理商。

深圳市艾迪思特信息技術(shù)有限公司（iDste）是一家提供智慧校園建設及服務的高科技企業(yè)，自成立以來堅持為一線學校提供可靠、實用、高效的智能系統(tǒng)，目前產(chǎn)品及方案已在全國上千所學校得到應用與普及。 iDste始終將卓越的創(chuàng)新科技與市場經(jīng)驗相結(jié)合，堅持高水平研發(fā)投入，在智慧校園基礎應用平臺建設方面為用戶提供具備競爭力的、可增值的、超融合的解決方案。 公司產(chǎn)品通過了國家ISO9001、ISO14001及3C認證，2016年獲得國家高新技術(shù)企業(yè)認證。在北京、上海、廣州、南京、武漢、成都、長沙、西安等地設有辦事處，業(yè)務和客戶遍及國內(nèi)各省市自治區(qū)。

青島思普潤水處理股份有限公司（以下簡稱思普潤）成立于2006年，是以移動床生物膜技術(shù)（MBBR）為核心，提供水污染全過程治理服務的國家級高新技術(shù)企業(yè)，注冊資本超過1.17億元。自2016年起，上海復星、山西太鋼、陜西航空、青松資本等優(yōu)質(zhì)資本入股，成為思普潤重要股東，開啟“技術(shù)+資本”雙引擎發(fā)展模式，助力企業(yè)快速發(fā)展。 思普潤以移動床生物膜技術(shù)（MBBR）為核心，形成了包括生物膜速凈床（BioFIMag®）、厭氧氨氧化（Nauto®）、超效分離、高級氧化（HYRASAOR）、一體化設備（SPRINTAGE）在內(nèi)的多個工藝包，研發(fā)運營智慧水務云平臺及人工智能系統(tǒng)，主要服務于市政、工業(yè)、鎮(zhèn)村等污廢水處理，逐步延伸到市政給水預處理、河道及黑臭水體治理等領(lǐng)域。為客戶提供定制服務，解決客戶面臨的污水處理設施新建、原位提標&擴容、截污應急處理、微污染水脫氮、河道斷面考核不達標、一體化設備難離人等難題，形成了具有思普潤特色的解決方案。 截至2021年4月30日，思普潤已實施水污染治理設施新建及升級改造業(yè)績水量近1500萬噸/天，另實施近600套思普潤一體化設備服務于點源污染治理，業(yè)績遍布國內(nèi)30個省級行政單位，在MBBR細分領(lǐng)域市場占有率遙遙領(lǐng)先。2019年，思普潤MBBR相關(guān)技術(shù)，被住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心的院士專家組鑒定為“國際領(lǐng)先”。 思普潤是“國家知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)”、“工信部環(huán)保裝備制造業(yè)規(guī)范條件企業(yè)”、“山東省專精特新企業(yè)”、“山東省瞪羚企業(yè)”，并獲批建有“青島市企業(yè)技術(shù)中心”、“青島市技術(shù)創(chuàng)新中心”、“青島市工程技術(shù)中心”、“青島市自養(yǎng)脫氮專家工作站”等研發(fā)平臺，多次獲得住建部“華夏建設科學技術(shù)獎”及省市技術(shù)獎，參編了《水處理用高密度聚乙烯懸浮載體填料》行業(yè)標準。截至2021年4月30日，思普潤已獲得授權(quán)專利74項，其中發(fā)明專利20項，實用新型53項，外觀設計1項，另有軟件著作權(quán)8項，并多次承擔國家“863”課題，國家十二五、十三五水專項課題，引領(lǐng)MBBR及相關(guān)集成技術(shù)發(fā)展。思普潤MBBR及相關(guān)技術(shù)，入庫國家及省市環(huán)保技術(shù)/產(chǎn)品推薦目錄，并通過了行業(yè)院士、知名專家的鑒定，得到了包括MBBR工藝發(fā)明人挪威科技大學哈爾瓦·歐德格教授等頂級專家的認可。  

北京大學量子材料科學中心的韓偉研究員和謝心澄院士，以及日本理化學研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在國際著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰寫綜述文章，介紹“自旋流--新穎量子材料的靈敏探針”這一新興領(lǐng)域的前沿進展。 自旋電子學起源于巨磁阻效應的發(fā)現(xiàn)，在當時而言，自旋流指的僅僅是電子自旋的傳播。隨著自旋電子學的蓬勃發(fā)展，與相關(guān)研究的不斷深入，新的自旋流現(xiàn)象與機制不斷被拓展，相關(guān)研究證明一系列的粒子或者準粒子攜帶的自旋都能夠形成自旋流，比如磁性絕緣體中的磁振子、超導體中自旋三重態(tài)和準粒子、量子自旋液體中的自旋子、自旋超導態(tài)等。尤其是對于量子材料而言，由于其往往具有獨特的自旋性質(zhì)，基于自旋流探針的研究方法就成為了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚態(tài)物理與材料科學領(lǐng)域的研究前沿之一，其量子性質(zhì)起源于諸多量子效應，包括低維尺寸效應，量子限域效應，量子相干效應，量子阻挫效應，能帶結(jié)構(gòu)的拓撲性，自旋軌道耦合，對稱性限制等等。量子材料包括石墨烯，高溫超導體，拓撲絕緣體，外爾半金屬，量子自旋液體，自旋超流體等等。量子材料可以表現(xiàn)出諸多與自旋相關(guān)的量子性質(zhì)，如二維過渡金屬硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓撲絕緣體當中的自旋-動量鎖定等。因為量子材料的自旋屬性在下一代的量子信息存儲和量子計算科學當中的應用潛力，所以研究量子材料的自旋相關(guān)性質(zhì)得到了廣泛關(guān)注。 為了研究量子材料的自旋性質(zhì)，發(fā)展一種易于實現(xiàn)和操控的高效工具顯得尤為迫切與關(guān)鍵。幸運的是，在實驗物理學家和理論物理學家的不懈努力下，成功的證實了自旋流探針能夠作為量子材料的有效探測手段。一系列激發(fā)和探測自旋流的方法被提出并得以實現(xiàn)，從而證實了基于自旋流探針的量子材料物性研究的廣泛適用性。 迄今為止，相關(guān)實驗已經(jīng)證實自旋流能夠以超導體系中的自旋三重態(tài)庫珀對和超導準粒子、量子自旋液體中的自旋子、磁性絕緣體和自旋超流體中的磁振子為載體進行傳播，相關(guān)物理圖像被總結(jié)在表1中。本篇綜述文章著重介紹了在五類主要的量子材料體系中的基于自旋流探針的物性研究。第一類是超導材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋三重態(tài)的存在以及自旋動力學的演化過程。第二類是量子自旋液體材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋子攜帶的自旋角動量的有效傳播過程。第三類是磁性絕緣體體系，自旋流以磁振子的形式傳播，描述了磁有序材料當中的集體激發(fā)行為。第四類是雜化量子激發(fā)體系，自旋流以磁振子-聲子雜化模式（磁振子-極化子）或磁振子-光子雜化模式（磁振子-極化激元）為載體進行傳播。第五類是自旋超流體系，自旋流以玻色愛因斯坦凝聚中的自旋量子數(shù)為1的玻色子為載體進行傳播，這種玻色子可以為電子-空穴激子或者是磁振子。 這些重要的研究進展已經(jīng)充分證實了基于自旋流探針的物性表征對于量子材料而言是一種行之有效的研究手段。因此，這一方法將會極大的推動新穎量子材料的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)物理性質(zhì)的研究。例如量子霍爾和量子自旋霍爾材料，量子鐵磁體和反鐵磁體，六角晶格體系中的量子手征聲子，自旋和力耦合的量子系統(tǒng)，超導體中的自旋動力學和鐵磁與超導界面的超導能隙，自旋三重態(tài)超導體中的超導對稱性，強耦合自旋系統(tǒng)中的雜化激發(fā)，拓撲磁振子材料，量子自旋液體中的自旋子，自旋超流體約瑟夫森效應，以及其他任何作為自旋流載體的量子態(tài)。另外，這一領(lǐng)域的進展還將推動自旋成像技術(shù)的發(fā)展，如利用自旋極化掃描隧道顯微鏡和氮空位色心顯微鏡技術(shù)對量子材料體系中自旋流的原位探測。