国内外最新科技发现和创新技术成果荟萃

◎ 本刊综合报道

我国光纤量子密钥分发距离创世界纪录

日前从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队韩正甫教授及其合作者近期实现了833公里光纤量子密钥分发，将安全传输距离世界纪录提升了200余公里，向实现千公里陆基量子保密通信迈出重要一步。该成果1月17日在线发表于《自然·光子学》。量子密钥分发基于量子物理的基本原理，在信息安全层面上提供了窃听可感知的密钥分发手段。光量子是量子信息的天然载体，但线路中不可避免的损耗限制了量子密钥分发的安全距离，也是制约广域量子保密通信网络部署和应用的关键因素之一。因此，如何延长光量子密钥分发直接传输的安全距离，成为当前极具挑战的难点和焦点之一。经过2年多探索，郭光灿、韩正甫团队通过提出改进四相位调制双场协议和提升独立光源锁相稳频技术、高带宽信道相位补偿技术等关键技术，将光纤双场量子密钥分发的安全传输距离延长至833公里。

DNA测序打破罕见遗传病诊断速度纪录

美国斯坦福大学医学院科学家领导的联合团队开发的一种新的超快速基因组测序方法，可在平均8小时内诊断出罕见遗传疾病，这是标准临床护理领域中几乎闻所未闻的壮举。相关研究论文日前发表在《新英格兰医学杂志》上。其中一个案例中，对患者的基因组进行测序只用了5小时2分钟，这创造了最快DNA测序技术的首个吉尼斯世界纪录。研究团队首先建造了一台由48个测序单元组成的机器，可一次性读取数万个DNA字母。为了更快地处理数据，他们又重新改造了数据管道和存储系统。他们还发现了一种可将数据直接传输到云存储系统中的方法，该系统的计算能力足够强，能实时筛选数据。接着，算法独立地扫描传入的遗传密码，寻找可能导致疾病的错误。最终，科学家们将患者的基因变异与公开记录的致病变异进行比较完成诊断。

硅基半导体自旋量子比特实现超快操控

日前从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队郭国平教授等与国内外研究者合作，实现了硅基自旋量子比特的超快操控，其自旋翻转速率超过540MHz（兆赫），这也是目前国际上已报道的最高值。研究成果日前在线发表在国际期刊《自然•通讯》上。近几年，硅基锗空穴体系中的自旋轨道耦合研究和实现超快自旋量子比特操控成为热点。由于自旋轨道耦合场的方向会影响自旋比特操控速率及比特初始化与读取的保真度，因此测量并确定自旋轨道耦合场的方向是实现高保真度自旋量子比特的首要任务。研究人员进一步优化器件性能，在耦合强度高度可调的双量子点中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞读取，观测到了多能级的电偶极自旋共振谱。通过调节和选择共振谱中所展示的不同自旋翻转模式，实现了自旋翻转速率超过540MHz的自旋量子比特超快操控。

我科研人员提出一种柔性电子器件制备新技术

日前从中国科学技术大学（以下简称中国科大）获悉，该校信息学院赵刚课题组提出了一种结合纳米纤维静电纺丝和液态金属模板印刷的新型柔性电子器件制备技术。相关研究成果日前发表于国际期刊《ACS纳米》上。随着物联网的高速发展，简单的柔性电子器件已经不能满足日趋复杂的应用场景。通过传统材料和制造工艺获得的柔性电子器件往往不能同时兼顾上述性能，并且制造过程通常需要昂贵的设备、复杂的步骤、高标准的操作环境和指定的材料特性。针对上述挑战，中国科大信息学院赵刚课题组提出了一种简单、快速、绿色化的柔性电子器件制备技术。通过静电纺丝技术获得热塑性聚氨酯（TPU）纳米纤维膜作为柔性基底，然后利用模板印刷在基底膜上构造液态金属（LM）图案化电路。此外，可以通过逐层组装的策略来参数化制备柔性电路、电阻器、电容器、电感器及它们的复合器件。该方案制备的柔性电子器件具有优异的可拉伸性、透气性和稳定性，同时它们是多层和可重构的。

地球生命起源蛋白质结构或揭示

美国罗格斯大学领导的团队在探究生物学中最深刻的未解问题之一时，发现了可能导致古代地球原始汤中生命起源的蛋白质结构。该研究近日发表在《科学进展》杂志上。研究人员探索了原始生命如何起源于我们星球上的简单非生命材料，他们得出结论，任何有生命的东西都需要从太阳或热液喷口等来源收集和使用能量。用分子术语来说，这意味着转移电子的能力对生命至关重要。由于电子转移的最佳元素是金属，并且大多数生物活动都是由蛋白质进行的，因此研究人员决定探索两者的结合，即结合金属的蛋白质。他们比较了所有现有的与金属结合的蛋白质结构，以建立任何共同特征，前提是这些共同特征存在于祖先蛋白质中，并且经过多样化和传承，创造了我们今天看到的众多蛋白质。观察表明，这些子结构的重排可能有一个或少数共同祖先，并产生了目前可用的全部蛋白质及其功能，亦即人类所知道的生命。

红藻提取物或将为研制抗病毒剂开辟新路

俄罗斯科学家联合团队研究发现，太平洋红藻中所含多糖可抑制病毒感染细胞，将有助于研发对抗病毒感染的新药物。相关研究成果发表在《国际分子科学》杂志上。项目负责人、俄罗斯科学院远东分院太平洋生物有机化学研究所首席研究员、化学博士伊琳娜•叶尔马克表示，广泛分布于俄境内太平洋沿岸的红藻中含有结构独特的硫酸化多糖卡拉胶，因结构特点而具有免疫调节、抗炎、内毒素中和和抗病毒活性等重要特性。研究证明，从日本海红藻“Tichocarpus crinitus”中分离出的卡拉胶具有复杂结构。专家借助特殊的酶获取了卡拉胶的低分子衍生物——低聚糖。卡拉胶及其低聚糖的抗病毒作用始于最低纳摩尔浓度和对细胞完全无毒的浓度，以极低浓度添加的卡拉胶及其低聚糖可显著减少被感染细胞的数量。叶尔马克表示，低浓度的卡拉胶及其低分子衍生物不仅无毒，而且抗病毒活性高，这为将其用作抗病毒剂开辟了新路，特别是针对免疫缺陷病毒。