国内外最新科技创新与发现

◎ 本刊综合报道

中国“量子鹊桥”技术可将量子通信速率提升四倍

当两个量子产生“纠缠”，一个变了，另一个也会瞬变，无论之间相隔多远——借助神奇的量子纠缠现象，人类可实现量子通信，但还面临很多挑战。近期，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组，在国际上首次实现多模式复用的量子中继基本链路，如同“鹊桥”，可将量子世界里天各一方的“牛郎织女”间的通信速率提升四倍。近年来，国际科学界梦想着构建全球性的量子通信网，但一大技术难题是量子极易衰减，在光纤中的传输距离只有百公里量级。为此，科学家们提出量子中继的思想，即将远距离传输划分为多个短距离，中间用量子中继连接，解决信号衰减问题。量子存储器是量子中继的核心器件。“之前大家用的是发射型量子存储器，要么一次只能传输1个量子，效率低；要么一次传输多个量子，但精确率低。”李传锋教授说。这种量子存储器可以一次捕获并存储4对纠缠量子，等于获得了四倍加速的纠缠分发速率，并且经实验验证，两个节点之间的纠缠保真度超过80%。6月2日，国际权威学术期刊《自然》发表了这项研究成果。据悉，这项研究为建设高速率、大尺度的量子网络，提供了全新实现方案。

大型强子对撞机揭秘宇宙诞生瞬间“第一种物质”

据每日科学网站消息，欧洲科学家团队日前利用大型强子对撞机（LHC）揭示了宇宙大爆炸第一个0.000001秒内发生的新细节，即第一个微秒内一种特殊的等离子体发生了什么，其相关细节还为我们今天所知的宇宙演变提供了一块重要“拼图”。大约140亿年前，宇宙从远比现在更热、更稠密的状态转变为急剧膨胀——科学家将这一过程命名为大爆炸。尽管已知这种快速膨胀创造了粒子、原子、恒星、星系以及生命，但这一切是如何发生的，细节依然未知。此次，丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的科学家们研究了一种叫做夸克—胶子等离子体（QGP）的物质，它是在大爆炸第一个微秒内存在的唯一物质，可以揭示等离子体在宇宙早期演化的“独特故事”：首先，由夸克和胶子组成的等离子体被宇宙热膨胀所分离；然后，夸克碎片重组为所谓的强子；一个有3个夸克的强子组成一个质子，是原子核的一部分，这也是构成地球、人们自己和现今所有环绕人们的宇宙“基石”的核心。团队还开发出一种算法，可以一次同时分析更多粒子的集体膨胀，这是前所未有的。结果表明，夸克—胶子等离子体曾经是一种流动的液体形式，而长期以来，研究界都认为等离子体是一种气体形式，这次分析证实了它其实具有光滑柔软的质地，与科学家们的预期以及所知道的任何其他物质都不同。这一结果被认为是一个重大突破，而该成就也使科学家离解决大爆炸谜题更近了一步。

全球首个直接零碳排放氨合成方法问世

澳大利亚科学家在新近一期《科学》杂志撰文称，他们研制出了一种直接零碳排放氨合成方法，这在全球属首次，有望加快绿色氨生产的步伐，催生新的绿氨经济。氨是全球重要的化肥生产材料，有助于维持全球的粮食生产。目前，人们使用名为“哈伯—博世流程”的成熟工艺。但该工艺生产1吨氨会排放出1.9吨二氧化碳，氨生产过程的总二氧化碳排放量约占全球碳排放量的1.8%。有鉴于此，莫纳什大学科学家发现了一种基于磷盐的生产过程，这一新工艺有望克服氨生产过程中碳密集的弊端。研究人员解释称，他们目前正在探索的直接零碳氨合成方法包括电化学氮还原反应，该反应只需空气、水和可再生能源，即可在室温和压力下产生氨。而且，最新研究证明了利用反应堆中的可再生能源生产氨和肥料的潜力，反应堆可以小到冰箱大小，因此，最新方法可以在农场或社区推广。研究人员之一、国际著名化学家道格·麦克法兰教授认为，使用碳中和生产技术，到2050年也可以将氨用作燃料，取代化石燃料。

可编程纤维为数码服装开拓新天地

美国麻省理工学院研究人员首次创造了一种具有数字功能的纤维，能够缝制到针织衣物中，可感知、存储、分析和推断人体活动。研究人员称，数字纤维扩展了织物的可能性，可用于人体机能监测、医疗诊断和早期疾病检测，还有助于未来创造出“数码服装”。相关研究发表在6月3日的《自然通讯》杂志上。此前的电子纤维携带的连续电信号是模拟的，而非数字的。论文作者、麻省理工学院材料科学和电气工程教授约尔·芬克表示，这项工作首次实现了一种能够数字化存储和处理数据的织物，为织物增加了新的信息维度，并允许对织物进行逐字编程。研究人员将数百个方形的微型硅数字芯片放入预制材料，再将预制材料制成聚合物纤维。通过精确控制聚合物的流动，制造出一种芯片之间能连续通电的纤维，长度达数十米。这种纤维很细、很有弹性，可穿过针眼，缝进布料里，被洗10次后也不会分解。论文作者、麻省理工学院博士生加布里埃尔·洛克说：“当你把它缝进衬衫后，根本感觉不到它的存在。”数字纤维还可以存储大量信息。研究人员能够在纤维里写入、存储和读取信息，包括一个767KB的全彩视频和0.48MB的音乐。这些文件可以在没有电源的情况下存储两个月。洛克说：“或许有一天，你能把你大喜之日要播放的音乐储存在你的婚礼礼服中。”

阿尔茨海默病疫苗显示出安全性和免疫应答

英国《自然·衰老》杂志6月14日发表的一项医学最新研究：2期临床试验结果显示，全球首个用于治疗阿尔茨海默病的tau蛋白疫苗（AADvac1）安全性良好，且能在轻度阿尔茨海默病患者体内诱导免疫应答。不过现阶段研究人员还无法检测到AADvac1疫苗对患者认知功能衰退的具体影响。AADvac1是第一个旨在修饰tau蛋白来治愈阿尔茨海默病的人类疫苗。tau蛋白被认为会引起神经元的大量死亡，最终导致失智症。目前，研究人员正在测试免疫疗法是否能降低有毒tau蛋白的水平并帮助减缓患者的认知衰退。生物技术公司Axon Neuroscience的研究人员派特·诺瓦克及其同事，开展了一项2期随机安慰剂对照试验。研究人员替患者注射了多剂AADvac1多肽疫苗或安慰剂，并在长达两年时间里监测该疫苗的安全性、免疫原性（即疫苗诱导免疫应答的能力）和临床效力。不过，这款疫苗并未对整个研究样本的认知功能产生具有统计学意义的正面或负面效应。因此仍需根据疾病生物标志物的存在进行更大规模的分层试验。据悉，2期临床结果证明了AADvac1改变疾病进程的潜力，有望被推进到关键性临床开发阶段。