厚积薄发久为功——2021年世界科技发展回顾·基础研究

2022-01-05 10:43:05 | 来源: | 参与: 0 | 作者:科技日报国际部

  德国

  推出欧洲首台量子计算机

  精确控制原子核量子跃迁

  科技日报驻德国记者 李山

\

  德国弗劳恩霍夫协会与IBM公司合作推出欧洲第一台商用量子计算机。

  图片来源:IBM网站

  德国弗劳恩霍夫协会与IBM公司合作研发的欧洲第一台商用量子计算机正式面市。这台有27个量子位的计算机的基本粒子部件由美国IBM生产,冷却系统来自芬兰,控制系统在德国研发。与此同时,德国在下萨克森州的“量子谷”组建一个国际团队,基于一种可使离子单独存在并被存储的基础技术开发新的量子计算机。此外,德国政府部门首次通过量子通信技术在柏林和波恩之间举行了视频会议。

  以国家大科学工程为核心的亥姆霍兹联合会下属各中心继续开拓前进。例如,于利希研究中心通过使用4个特殊的尖端扫描隧道显微镜,首次实现直接测量超薄拓扑绝缘体中存在的非凡电性能;开发了一种微型红外探测器,可使用压控开关控制两个不同的红外波段的光谱响应。柏林亥姆霍兹中心(HZB)研发可精确测量“台式粒子加速器”的电子束横截面的方法,推动新的加速器技术在医学和研究中的应用。卡尔斯鲁厄理工学院研发新型法布里—珀罗谐振器,可追踪纳米颗粒在空间中的运动,可用于蛋白质、DNA折叠或病毒的表征;开发了一种新型气体分子传感器,可精确实现分子特异性检测。 

  以基础研究为主要任务的马克斯·普朗克学会下属各个研究所也硕果累累。例如,量子光学研究所首次在不同实验室分隔的量子模块间实现量子逻辑运算,为分布式量子计算开辟了新的发展路径。智能系统研究所录制了世界首个时空晶体视频。生物物理化学研究所开发出新的光学显微镜方法,能够分辨间隔只有几纳米的单个分子。煤炭研究所研制出在室温和普通大气压下合成氨气的新方法。核物理研究所首次利用X射线精确控制了原子核的量子跃迁。光学研究所设计了一种实验,在检测光子的同时能够避免光子淬灭。分子细胞生物学和遗传学研究所发现,岩石孔隙中的气泡可能是早期地球生命的摇篮。 

  德国科学家在一枚探测火箭上首次成功实现了太空原子干涉测量。鉴于原子干涉仪可利用原子的波动特性开展极精确测量,如测量地球的引力场或探测引力波等,新研究有望更精确探测引力波。 

  英国

  首用纠缠光子编码信息成全息图

  详细测量格陵兰岛冰川温度

  科技日报记者 张佳欣 

\

  英国格拉斯哥大学利用量子纠缠光子将信息编码为全息图。

  图片来源:格拉斯哥大学

  在量子领域,英国格拉斯哥大学的物理学家首次找到使用量子纠缠光子将信息编码为全息图的方法。这一新型量子全息术突破了传统全息方法的局限性,使将来有可能创建更高分辨率、更低噪声的图像,帮助研究人员更好地揭示细胞细节,进一步了解生物学在细胞水平上的功能。

  此外,格拉斯哥大学领导的国际研究小组还发现,地上的水可能来自“天上”——太阳。太阳风由来自太阳的带电粒子(主要是氢离子)组成,在太阳系早期撞击地球的小行星所携带的尘埃颗粒表面产生了水。

  布里斯托大学量子工程技术实验室的研究人员解释了一种通过充当自主代理,使用机器学习对哈密顿模型进行逆向工程的算法。这种新算法对量子系统基本物理原理提供了宝贵见解,有望带来量子计算和传感领域的重大进步,并有可能翻开科学研究的新篇章。 

  英国剑桥大学领导的国际研究小组利用光纤传感技术,让激光脉冲通过光纤光缆传输,对格陵兰岛冰川的温度进行了迄今最详细测量,获得了从冰川表面直到冰面下1000多米底部非常详细的温度测量结果。这项研究将有助科学家对世界第二大冰川的未来变动情况进行更精准建模,从而更好地应对气候变暖。 

  日本

  首次精确测量超重元素质量

  明确纳米级磁性斯格明子晶体机制

  科技日报驻日本记者 陈超

\

  测量Db同位素质量所用的装置。

  图片来源:日本科学技术振兴机构

  3月,日本Mercari公司、东京大学和大阪大学研究人员计划在5年内建立起采用新方式的短距离通信网,以实现一个“绝对安全”的量子互联网。该“量子互联网特别工作组”在2月份公开的业务计划书中,公布了建立量子互联网测试环境的方案。

  日本高能加速器研究机构(KEK)、理化学研究所及九州大学等组成的国际联合研究团队,利用理研的重离子加速器设施“RI Beam Factory”(RIBF)中的充气式反跳核分离器(GARIS-Ⅱ)和多反射型飞行时间测量质谱仪(MRTOF),成功地精确测量出了原子序数为105的超重元素Db同位素257Db的质量。 

  8月,东京大学明确纳米级磁性斯格明子晶体机制,为开发新物质提供了设计方向。东京大学的研究团队构建了一个包含源自手性晶体结构的反对称交换作用和源自巡游电子系统的自旋—电荷相互作用的微观模型,通过数值模拟分析,在理论上确认了纳米级磁性斯格明子晶相可以稳定存在。这项研究中的设计思路,有助于在利用磁性斯格明子高度集成所产生的巨大突发磁场的自旋电子器件领域取得进展。 

正在加载

精彩阅读

热点排行
  • 日排行
  • 周排行

-->