近期，北京量子信息科学研究院与北京计算科学研究中心和清华大学集成电路学院合作，基于高品质因子的声学量子体系，实现了微波态按需存储以及读取，刷新光力相干存储时间纪录。侯高垒教授团队等利用自主发展的质谱—光谱联用实验技术，发现富勒烯-金属复合物可潜在贡献于星际未证认红外发射谱带和弥散星际谱带，并将7种富勒烯物种的振动频率汇编为VibFullerene数据集。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第五十六期。
1《National Science Review》丨给“黑匣子”拍“X光片”，二维材料怎么“扭转乾坤” ？
扭转界面嵌入不同深度时，多层体系中的表面电导性能和原子重构情况：（a）实验装置示意图；（b）对于内嵌不同深度界面的表征结果；（c）分子计算获得的原子尺度变形随层数的变化。
很多人小时候都玩过斜转魔方，这种经典异形魔方虽然是个立方体，但它的旋转轴穿过立方体的每个角，而不是每个面的中心。2018年，麻省理工学院的Pablo Jarillo-Herrero、曹原等物理学家在研究双层石墨烯时，发现如果将其中一层石墨烯层相对于另一层扭转到1.1°，再将石墨烯冷却到接近绝对零度的温度，石墨烯的电阻就会突然降至为零，变成超导体。自此，诞生了一个全新的研究领域——扭转电子学。
在扭转电子学中，把二维材料垂直堆叠组成范德华同质或异质结构后，类似石墨烯的扭转界面不仅可出现在材料的表层，也可能内嵌在材料内部。面对这样一个“黑匣子”，科学家可犯了难：对于此类材料，堆垛界面内嵌在内部，如何对其界面状态进行高分辨表征？这种内嵌扭转界面是否也会发生原子级重构现象？它对整个材料性能影响如何？
针对这些问题，清华大学航天航空学院李群仰教授课题组发现探测二维材料堆垛结构内嵌界面的一种新方法，该方法简单、便捷且高分辨，类似于医学检测中的X光拍片。具体来看，课题组基于导电原子力显微镜的转角二维材料界面表征和反演，通过简单的表面电导测试，即可实现对扭转层状材料内部堆垛结构的探测和可视化。实验结果表明，对于内嵌在二维材料内部的小扭转角度界面，仍会出现显著的原子级重构现象；且即使当扭转界面处于材料内部10个原子层深度的位置，原子重构所导致的局部导电性扰动仍在其表面电导上有所体现。研究成果对二维堆垛结构的基础研究以及新兴的扭转电子学的发展具有重要意义。
2《npj Quantum Information》丨按需读写，这项技术刷新光力相干存储时间纪录
片上超导腔光力器件以及脉冲序列示意图。(a) 超导腔光力器件由金属化的氮化硅薄膜以及Nb膜超导电路组成；(b)薄膜振动构型；(c) 器件集总参数模型示意图；(d) 态的存储以及态的层析脉冲序列。
近年来，通过光的辐射压力操纵宏观机械振子的状态成为国际上的热门研究领域之一。根据不同系统的物理特性，机械振子可以灵活开展结构设计以及材料选择以实现不同系统之间的耦合。这里面，腔光力系统是一类重要的固态量子存储、转换以及相干接口器件，因其具备强大的系统兼容性以及扩展性，在物理量测量与传感方向有广泛应用。具备超长寿命机械模式的腔光力器件是实现量子态存储、电子型量子计算与激光波段通讯网络相干互联的理想候选器件。光辐射压操纵手段也为按需可控的读写等量子态操纵提供了新的技术手段。
近期，北京量子信息科学研究院与北京计算科学研究中心和清华大学集成电路学院合作，基于高品质因子的声学量子体系，实现了微波态按需存储以及读取，存储微波态能量退相干时间近16秒，量子退相干时间达55毫秒，创造了光力相干存储时间的新纪录。此外，科研团队还实现了微波态按需存储及读取，开发了微波相干态长寿命存储、按需读写等方面的重要应用。这一技术突破将为超导量子编码存储、微波光子中继互联、量子引力的基本测试、寻找暗物质等方面带来新机遇。
3《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》丨宇宙中漂浮的富勒烯“家族”，建数据库了
20世纪80年代中期，天文学家在星际介质中发现漂浮的复杂碳分子，比如60个碳原子结合、几何形状与足球相同的“巴克敏斯特富勒烯”。
星际未证认红外发射（Unidentified Infrared Emission, UIE）谱是一系列波长处于3-20微米的分立的红外谱带。自1970年代天文学家首次在年轻富碳星NGC 7027中观测到UIE谱以来，研究人员在包括原行星状星云、行星状星云、反射星云、银河系弥散星际介质、超新星遗迹和星爆星系等多种天体环境中都观测到了UIE谱。其辐射能量约占银河系红外辐射能量的20%，足见UIE谱的载体物质在星际环境大量广泛存在。理解这些谱带特征、确认其载体物质和演化对理解宇宙恒星形成历史、星际化学、星系演化及生命起源具有重要意义，是天文学、天体物理和天体化学等领域一个非常重要的科学问题。
西安交通大学物理学院侯高垒教授联合多个研究团队，利用自主发展的质谱—光谱联用实验技术，首次测量并得到气相富勒烯-金属复合物在6-25微米范围的高分辨红外谱，发现富勒烯-金属复合物可潜在贡献于星际未证认红外发射谱带和弥散星际谱带。
侯高垒教授团队将目前所有已报道的实验测量的C60、C60+、C60H+、C60O+、C60OH+、C70和C70H+等七种富勒烯物种的振动频率汇编为VibFullerene数据集。未来，随着实验技术的发展，研究人员希望进一步扩充、丰富VibFullerene数据集。该研究有助于认识富勒烯等碳基分子在恒星演化中的潜在意义和价值，理解宇宙中的物质循环，从而帮助完善宇宙演化模型，揭示宇宙生命起源。
4《Angewandte Chemie》丨把钙钛矿“骨架”填入单分子磁体，释放“洪荒之力”
将单分子磁体纳入有机金属卤化物钙钛矿结构的设计方案
单分子磁体（SMMs）一般由多个或单个磁性金属原子或离子形成核心，与周围配体构成配位分子，配位分子之间以弱化合键（如氢键）连接而成。在单个分子水平上呈现磁性双稳态，且相邻分子间几乎不存在磁性相互作用。这种特性克服了传统无机磁性材料在畴尺寸上的限制，使得SMMs在高密度数据存储、分子自旋电子学器件、量子计算等领域具有应用潜力。有机金属卤化物钙钛矿（OMHP）因其优异的电学、光学等性质，高度可调的晶体结构，低廉的制备成本等优势，受到广泛关注。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的陈小龙研究员和金士锋副研究员指导研究生柴聪聪构造了一系列具有合适尺寸和价态的稀土基磁性分子，选取具有较大A位间隙的(H2dabco)CsCl3钙钛矿作为母体框架，成功合成了一系列插入不同稀土基团的新的钙钛矿材料。研究人员还成功生长了较大尺寸的单晶体。这种将SMMs材料容纳进入OMHPs框架中的材料设计方法，有望进一步发展分子自旋电子学的研究。
5《Nature Communications》丨一场深度学习与超导量子计算的美丽邂逅
深度量子神经网络结构及量子反向传播算法示意图
近年来，深度神经网络模型模型已成为机器学习、人工智能的有力工具，在自动驾驶、高效检索、计算机视觉等领域大显身手。深度神经网络的多层结构被认为是从复杂数据中提取有效特征的关键，反向传播训练算法则能有效提升深度神经网络的训练效率。与此同时，量子机器学习领域也取得了重大进展。理论上，已有研究证明在某些特定的分类任务中，量子机器学习模型相对于经典机器学习模型具有指数级的加速优势。实验方面，随着量子器件的快速发展，一些量子机器学习模型已在实验平台上成功演示。
清华大学交叉信息研究院孙麓岩研究组与邓东灵研究组合作，设计了一种可以在数字量子器件中实施的反向传播算法，并在平面超导量子系统上成功演示了该模型的训练有效性和泛化能力。在该模型中，量子比特被分层排布，从而形成深度量子神经网络的多层结构；作用在相邻层量子比特上的参数化量子线路构成层间感知器。在正向运行网络的过程中，量子信息会通过量子感知器，由输入层，经过多个隐藏层，最终逐层传递到输出层。在反向运行网络时，量子信息会逐层由输出层传递到输入层。（专栏作者 李潇潇）
/2 
eetop公众号
创芯大讲堂
创芯人才网
发表于 2024-2-19 09:03:15
