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清华大学交叉信息院提出实用化的多体纠缠探测协议

量子纠缠是理论物理研究以及量子信息科学中的基础概念，发展高效的纠缠探测协议对于标定大型量子设备的可靠性有着重要意义。传统的纠缠探测手段往往有着各种限制。例如正映射判据是另一种理论上具有强大探测能力的纠缠判据，然而这一判据的实现往往需要极高实验复杂度的量子态层析。

近期，研究者们提出了一种基于矩测量的实验方案可以避免量子态层析而实现一种弱化版本的正映射判据。这一实验方案只要求对单份量子态进行操作以及测量，并且具有较低的实验复杂度和较强的探测能力。然而，受限于正映射判据自身的性质，这一方案只能探测两体量子系统的纠缠。

为了解决这一问题，清华大学交叉信息研究院马雄峰研究组的2020级博士生刘振寰等人引入了一种新的多体纠缠判据——指标轮换纠缠判据，并且成功将其转化为基于矩测量的实验框架。这一实验方案具有更低的实验复杂度，并且可以探测多体系统中更加复杂的纠缠结构。在两体系统中，这一框架给出了新的两体纠缠判据，极大增强了两体纠缠的探测能力。此外，一些数值实验表明，这一框架中的一些关键物理量还可以作为纠缠的度量，在量子多体物理的研究中起到重要的作用。

科学家开发蚊子携带疫苗用于野生动物免疫

75%的新发和再发传染病来自野生动物，如果能将野生动物宿主免疫，可以从源头阻断病毒的传播。但实现这一目标面临的挑战是疫苗的选择和递送手段。

中科院动物研究所郑爱华研究组以昆虫特异黄病毒朝阳病毒为载体，通过替换寨卡病毒囊膜蛋白构建了CYV-ZIKV嵌合病毒。CYV-ZIKV只能在蚊子和蚊子细胞里复制，不能感染任何脊椎动物。进一步的安全性研究表明，CYV-ZIKV具有很高的遗传稳定性，可以高效地感染埃及伊蚊，但是却无法通过水平和垂直传播感染其他蚊子。在使用X光照射蚊子使其不育后，CYV-ZIKV就被限制在释放的蚊子体内，无法溢出到环境中。

研究组以小鼠为模型，用感染了CYV-ZIKV的埃及伊蚊，叮咬小鼠两到三次，每次10-20只蚊子，可以诱导强烈的体液免疫反应，并持续至少5个月。用三种不同寨卡病毒毒株攻毒，均可以有效保护。而且接受蚊子免疫的小鼠在攻毒后，无法再将寨卡病毒传给蚊子。从而从原理上实现了通过蚊子叮咬免疫脊椎动物，阻断病毒从宿主向媒介的传播，从而切断病毒的传播链的验证。

大连化物所发现六光子激发自陷态激子发光的无铅钙钛矿晶体

多光子吸收是一种非线性效应，是指材料可以同时吸收多个单色红外光子，并将电子从基态激发到激发态，然后上转换为高能光子。无铅钙钛矿作为一种“明星”材料，具有较高的稳定性和低毒性，已经成为铅基钙钛矿的替代品。但与铅基钙钛矿相比，对于无铅钙钛矿高阶多光子吸收效应的研究还比较匮乏。

近日，中科院大连化物所袁开军研究团队发现了一种在800至2000nm波长范围内，具有3至6光子吸收的全无机Cs2TeCl6无铅钙钛矿晶体。稳态和瞬态光学实验结果表明，Cs2TeCl6晶体中单光子和多光子激发的宽带橙色发射归因于自陷态激子的复合。此外，研究人员通过飞秒激光激发的多光子荧光吸收饱和法，量化了Cs2TeCl6晶体的多光子吸收截面，其中六光子吸收截面为1.87×10-174cm12s5photon-5（1980 nm）。该工作为无铅钙钛矿家族在非线性光电领域的应用和发展提供了一个有潜力的候选材料。

北理工团队在等离激元增强光催化研究中取得进展

金属纳米颗粒表面等离激元具有独特的光—物质相互作用特性，可极大增强半导体光催化材料的太阳光捕获效率，在太阳燃料合成领域受到广泛关注。如何获得具有长寿命的高能电子是提高等离激元在光催化转化中利用效率的关键科学问题。

为此，北理工张加涛教授团队基于前期工作基础，通过发展外延生长与非外延生长相结合的新型合成策略，在金属、硫化物半导体、全无机金属卤化物钙钛矿三种材料类型的纳米尺度集成过程中成功实现原子级界面调控，制备出具有Au-CdS、CdS-CsPbBr3双重洁净界面的Au@CdS/CsPbBr3纳米晶光催化材料。借助中红外飞秒泵浦瞬态吸收等光谱表征技术，研究团队对该三元纳米晶中等离激元载流子的激发、驰豫、界面转移等动力学过程进行了深入探索。研究结果表明，利用Au@CdS/CsPbBr3三元纳米晶可获得纳秒级别的超长等离激元载流子寿命，比传统二元纳米晶提高了三个数量级，并且这些高能载流子能够有效驱动光催化二氧化碳还原反应，长波长可见光区的表观量子效率远高于文献报道的钙钛矿基光催化材料。

单细胞核酸编码荧光成像领域取得重要进展

近日，西安交大生命学院赵永席教授团队构建了多级DNA分支组装编码的荧光纳米梯，发展目标转录本自引发扩增编码成像策略，攻克了外加引物造成的非特异扩增问题，突破了光谱通路限制，实现了单细胞内多种转录本的同时特异成像分析。

该方法的核心设计是拥有核酶活性的环状探针和灵活可编程的分支条码。首先环状核酶探针可特异切断目标转录本，从而实现转录本的自引发扩增，消除了原位成像中非特异性扩增带来的成像噪音。其次扩增产物上的DNA分支组装编码了多种虚拟信号，最终仅使用两个检测光谱通道实现了九种转录本的同时成像。通过对不同乳腺细胞系中多种转录本的同时成像分析，揭示了癌症相关的靶标基因与癌症进程间的潜在关联。此外，该方法可以通过增加检测通道数目和分支条码上编码区的重复次数，从而拓展实现超高多重的成像分析。

稀土纳米材料成功用于类风湿性关节炎精准诊疗

类风湿性关节炎（RA），是一种慢性、持续进展性自身免疫炎症疾病。如果症状得不到及时发现和有效控制，2年致残率可高达50%。RA高灵敏度诊疗探针的开发和应用，是目前RA诊疗领域的研究热点。

近年来，稀土长余辉纳米材料所具有的高灵敏成像特性使其在成像引导的RA精准治疗领域具有独特优势。鉴于此，中科院福建物构所张云团队利用长余辉成像无背景荧光干扰的特性，实现了高灵敏成像引导的RA精准治疗和对愈后疗效的评估。

研究团队通过模板法合成了Cr3+和Y3+共掺杂的稀土长余辉纳米材料Zn1.3Ga1.4Sn0.3O4:Cr3+Y3+，将临床药物甲氨蝶呤（MTX）和近红外光响应分子吲哚菁绿（ICG）包载于纳米材料中，同时赋予该材料靶向释药能力，将其成功构建为一种具有NIR/pH双响应释药机制的靶向纳米诊疗探针。在佐剂诱导的RA小鼠模型中，该诊疗探针能够有效靶向到RA病变部位，并对其进行高灵敏度成像，同时基于这种高特异性、高灵敏度余辉成像模式指导的精准治疗，实现了对类风湿性关节炎的高效治疗。

科学家实现胶体量子点自旋的室温超快相干操控

对固态材料中的自旋量子比特进行相干操控，是实现量子信息技术的重要途径之一。其中，在室温下实现低成本材料的自旋相干操控是该领域的一项重要挑战。

中科院大连化物所吴凯丰研究团队一直致力于胶体量子点的超快光物理与光化学研究，团队近期在CsPbI3钙钛矿量子点中观测到激子自旋的系综量子拍频并解析了其物理机制。考虑到量子点中的电子—空穴交换作用导致了复杂的激子裂分及光学取向行为，研究团队创新性地制备了钙钛矿量子点的单空穴自旋极化态，并基于自行研制的多脉冲飞秒磁光技术实现了室温相干操控。

团队通过在CsPbBr3量子点表面化学修饰蒽醌分子，在亚皮秒尺度捕获量子点的光生电子，猝灭电子—空穴交换作用，在室温下得到百皮秒量级的空穴自旋，在外加磁场下，该空穴自旋发生拉莫尔进动；借助一束亚带隙光子能量的飞秒脉冲，利用光学斯塔克效应产生赝磁场，成功实现了对空穴自旋的量子态相干操控。考虑到自旋相干寿命在百皮秒量级，借助百飞秒级的激光脉冲，研究人员在自旋退相干之前原则上可开展上千次的有效操控。