中科院谈量子科学论文发表

中科院谈量子科学论文发表

作者 | 陈欢欢

近日，光量子计算和大尺度光量子信息处理两项成果双双入选中国科学院“率先行动”计划第一阶段59项重大 科技 成果及标志性进展。

8月16日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”迎来4岁生日。在距离地球500公里的轨道上，这颗超期服役2年的“老”卫星仍然捷报频传。

6月15日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟领衔的合作团队在《自然》发表论文，在国际上首次实现了基于纠缠的无中继千公里级量子保密通信。这也是“墨子号”4年间产生的第5篇《自然》《科学》论文。

随着一项项科学实验的成功，卫星量子通信的应用前景日益清晰。

战略布局占先机

7月23日，美国能源部公布报告，规划了美国“量子互联网”战略蓝图。欧盟早在2016年也提出过“欧洲量子技术旗舰计划”，打算用10年建成量子互联网。

可喜的是，我国在这一领域，相关基础研究和工程技术水平都处于国际引领地位。

今年3月，我国科学家刚刚创造了光纤量子通信509公里的新纪录。同时，“墨子号”保持着星地之间1200公里量子通信的世界纪录。“墨子号”和“京沪干线”的成功实施，构建了国际首个天地一体的广域量子通信网络雏形。

之所以能“起个大早、赶个早集”，得益于潘建伟的战略眼光与布局。

量子 科技 研究主要集中在量子通信、量子计算和量子精密测量等领域，有多光子纠缠、光量子计算、超冷原子量子模拟、光晶格量子模拟、量子中继器等诸多方向。

这么多学科方向，一个人不可能包打天下。从单枪匹马到带领一支近百人的团队，潘建伟用了10多年时间。

本世纪初，量子 科技 在中国还颇为冷门。潘建伟也面临着学科方向不被理解、申请经费四处碰壁的困境。

在人手紧缺的情况下，他却果断地把优秀学生纷纷送走。德国海德堡大学、奥地利因斯布鲁克大学、美国斯坦福大学、英国剑桥大学、瑞士日内瓦大学……这些量子科学和技术顶尖团队所在地，都留下了潘建伟弟子学习的身影。

如今，各研究室独当一面的负责人正是当年那些漂流四海的年轻人。

“墨子号”量子纠缠源分系统主任设计师印娟的成长路线却略有不同。

2002年，大二结束的暑假，印娟来到潘建伟实验室，成为实验室第一位女生，从此再没有离开。

2017年，“墨子号”千公里级星地双向量子纠缠分发实验成功，以封面论文的形式发表在《科学》，印娟成为团队里第一个同时拥有《自然》和《科学》第一作者身份的科学家。

善于布局，也安心等待。这样的一支团队，一出手就是“大”成果不足为奇。

敢想敢干出奇迹

“墨子号”科学应用系统主任设计师任继刚，至今仍清楚地记得读博时第一次听潘建伟作报告的情景。“太神奇了，就像听一个科幻故事。”他回忆说。

在场的很多人可能也跟任继刚一样，把量子 科技 当成科幻故事。而作报告的那个人却是认真的。

2003年，潘建伟陷入量子通信研究瓶颈。由于光子在光纤传输时损耗太大，传输100公里只剩下1%的信号到达接收端。而外太空因为几乎真空，光信号损耗非常小，潘建伟破天荒地提出了“上天”这个“大胆且疯狂”的方案。

当时，他向博士生彭承志科普量子通信的发展前景，当说到需要通过太空实现长距离传输时，彭承志认为“这是一个遥不可及的梦想”。他问潘建伟：“这个事，是不是挺牛的？”潘建伟想了想，很肯定地回答：“肯定牛，是世界上最牛的，至少是之一。”

带着这样的信念，他们在合肥大蜀山山顶开始了第一个实验，于2005年实现了13公里的量子纠缠分发。这个传输距离超过了大气层的等效厚度，从而证实了远距离自由空间量子通信的可行性。

2009年，团队在青海湖开展百公里量子纠缠分发实验。当时，团队里的3位主力——2007年博士毕业的任继刚、2009年博士毕业的印娟、2010年将要博士毕业的廖胜凯，后来分别成为“墨子号”3个分系统主任设计师。

岛上通信信号极差，几位年轻人没什么消遣，晚上做实验，白天借着搭建的无线网桥开例会。2012年，团队在国际上首次实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。

2017年，利用“墨子号”，他们将量子纠缠分发的距离再提高一个量级，达到1200公里。

从大蜀山的13公里到天地间的上千公里，潘建伟团队一步一个脚印，从无到有地验证了量子通信的可行性。

“率先行动”很给力

中国科学院院士、 科技 部原部长徐冠华曾公开指出，我国对自身科学研究能力不自信，“在 科技 项目的确定过程中，习惯于拒绝支持有争议的项目，排斥没有国外先例的研究”。

当年的潘建伟，面对的就是这样的窘境。

2003年，潘建伟首次提出利用卫星实现自由空间量子通信的构想。这个“前无古人、闻所未闻”的想法立即遭到多方质疑：量子信息科学，欧洲美国都刚刚起步，我们为什么现在要做？

这个“不靠谱”的计划却获得了中国科学院的支持。2011年底，中国科学院空间科学先导专项正式立项“量子科学实验卫星”，自此打开了量子世界的大门。

2014年，中国科学院启动实施“率先行动”计划，给“墨子号”研制团队带来了“集团军”的支持。

当年10月，中国科学院量子信息与量子 科技 前沿卓越创新中心率先成立，2017年5月更名为量子信息与量子 科技 创新研究院。

这使得中国科学技术大学同中国科学院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所等都有了更加紧密的合作关系。

中国科学院上海技术物理研究所研究员、量子科学实验卫星工程常务副总师王建宇曾比喻称：星地间量子纠缠分发的难度，就像在太空中往地面的一个存钱罐里扔硬币，而且天空中的“投掷者”相对地面上的“存钱罐”还在高速运动。

在“率先行动”计划的支持下，这样一项看似“不可能的任务”最终顺利完成。“我们的合作体现出了创新研究院的价值，那就是集中力量干大事。”潘建伟说。

中国科学院院长、党组书记白春礼评价称，“墨子号”为中国在国际上抢占了量子 科技 创新制高点，成为了国际同行的标杆，实现了“领跑者”的转变。

天时、地利、人和，量子团队的下一个“惊喜”也许很快就会到来。

《中国科学报》 （2020-09-10 第1版 要闻）

在200秒时间内，76个光子穿过中国科学技术大学潘建伟团队精心构筑的光学网络，完成了5000万个样本的高斯玻色采样。而同样一道数学题交给世界上最顶尖的超级计算机，需要6亿年。

这个于12月4日揭开面纱的光量子计算模型机名为“九章”，是世界上第二次达到加州理工学院教授普雷斯基尔提出的“量子霸权”（Quantum supremacy）标准的量子计算实验。“量子霸权”亦称为“量子优越性”（Quamtum advantage），即量子计算机在特定问题上超越世界上性能最好的经典计算机。

事实上，中科院院士潘建伟早在9月份的西湖大学公开课演讲上就曾“剧透”过这一成果。他当时表示：“近期已经完成50个光子的高斯玻色采样，按照现在的初步估计和数据分析，应该能够比谷歌的量子优越性大概快100万倍。”

世界上首个宣布实现量子优越性的是美国谷歌公司。2019年，谷歌使用了53个超导量子比特制作了一台名为Sycamore的处理器，运行随机量子线路进行采样，耗时约200秒可进行100万次采样。而最强超算、 美国橡树岭国家实验室Summit计算机得到同样结果需要花上一年，差距约十亿（10的9次方）倍。

而这次，潘建伟团队构筑的“九章”与顶级超算的差距超过了百万亿（10的14次方）倍。

当然，潘建伟团队的光量子计算机和谷歌的超导量子计算机路径不同，任务也各有所长。玻色采样和随机路线采样分别是两者最擅长的问题，而且目前还不具备实际应用意义。

可以说，量子优越性是以量子计算机之长，比超算之短的“表演赛”，并不意味着经典计算机就要被淘汰了。不过，量子优越性确实是关键的里程碑，为未来量子计算机走向实用性问题奠定基础。

实现量子优越性也需许多理论与工程难题，相关知识技术更是具备丰富的潜在价值。那么，玻色采样究竟是一个怎样的问题？潘建伟团队如何取得了此次突破？

相关论文题为《基于光子的量子计算优越性》（Quantum computational advantage using photons）、于北京时间12月4日03：00发表在世界顶级学术期刊《科学》（Science）上。

论文摘要显示，研究团队将50全同单模压缩态输入100模式超低损耗干涉线路，利用100个高效单光子探测器进行高斯玻色采样，输出态空间维度达到了10的30次方，采样速率比最先进的超级计算机要快上10的14次方倍。

什么是玻色采样？

我们知道，在设计建筑、飞机的时候，工程师们需要用计算机来进行各种计算和模拟。而如果我们要研究的是微观世界的“量子建筑”呢？

其中微观粒子复杂的变化和相互作用，远远超过了经典计算机的能力范围。最好，是用量子的方式来模拟量子问题。

这就是著名物理学家理查德·费曼在1980年代提出的量子计算机构想：“自然不是经典的，如果你想对自然进行模拟，那么你最好把计算机给量子化。”

大家普遍认为，玻色采样就是这样一个适于量子计算机发挥的任务。它是将非经典光输入线性光学网络后，用单光子探测器来探测输出光子的数量、路径和纠缠态，其结果是高度随机的。

我们可以借助研究随机分布的“高尔顿钉板”实验来理解玻色采样。

一颗直径略小于两颗钉子间距的小圆球在钉板上向下滚落，碰到钉子后皆以1/2的概率向左或向右滚下，接着又碰到下一层钉子。如此继续下去，直到从底板的一个出口滚出为止。把许多同样的小球不断从入口处放下，只要球的数目相当大，它们在底板将堆成近似于正态的密度函数图形，即中间高，两头低，呈左右对称的古钟型。

而在玻色采样问题上，全同光子就是小球，分束器就是钉子，线性光学网络就是钉板。当一束光通过分束器时会被分成两束强度较低的光，一束透射，另一束反射。计算在n个全同玻色子经过网络后，特定一种输出结果的概率（例如输入3个光子后，分别在1号、3号、4号“出口”输出），就是玻色采样问题。

科学家们计算后认为，该问题的经典最优解法随着光子数的增加求解步数呈指数上涨。光量子计算机在中小规模下就可以打败超级计算机。

那么，谷歌超导量子计算所进行的随机线路采样也是一个能充分展现量子优越性的问题，光子玻色采样相较之下有何特别？

潘建伟团队论文引述了一种观点，即改进经典算法后，超算只需要数天就能像Sycamore一样进行100万次随机线路采样。这样的话，如果样本数量足够大，比如到了10的10次方的话，入股有足够的存储空间，量子优势将被逆转。

而光量子计算机在玻色采样上就不存在这种依赖于样本大小的漏洞，因为经典算法针对玻色采样存在一个固定的限制。除此之外，光子进行玻色采样可以在室温下工作，不容易受到干扰。

攻克的关卡

根据实际需要，玻色取样逐渐衍生出了各种变体。潘建伟团队此次采用了一种高斯玻色采样变体，它在一些图形问题和量子化学领域有着潜在的应用。高斯玻色采样使用所有处于压缩态的光子，且允许使用更高的抽运功率，使得其同样在事件发生率上具有指数优势。

尽管这是一个为光量子计算机量身定制的挑战，如何将玻色采样的规模放大到一个计算上有意义的区间仍有许多挑战。

论文提到了研究团队需要攻克的五大“关卡”：

首先，它需要单模压缩态同时具备足够高的压缩参数、光子全同性和采集效率；

其次，它需要大型干涉仪同时具备完全连通性、矩阵随机性、近似完美波包重叠和相位稳定，以及近统一传输速率；

第三，它需要对单模压缩态中的所有光子数状态实现相位控制；

第四，它需要高效探测器采集输出分布；

最后，从巨大的输出态空间获得的稀少样本需要被验证，并且表现要与超级计算机形成比较。

为此，潘建伟光量子计算团队已经进行了多年的“打怪升级”。2013年，他们在国际上首创量子点脉冲共振激发，解决了单光子源的确定性和高品质这两个基本问题；2016年， 产生了国际最高效率的全同单光子源，并于2017年初步应用于构建超越早期经典计算能力的针对波色取样问题的光量子计算原型机，其取样速率比国际上当时的实验提高24000多倍。

2019年，中国科大研究组在实验上同时解决了单光子源所存在的混合偏振和激光背景散射这两个最后的难题：成功研制出了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源。在此基础上，他们在国际上首次实现了20光子输入60 60模式干涉线路的玻色取样量子计算，输出态空间维数比国际同行之前的光量子计算实验高百亿倍，逼近量子优越性，完成了临门一脚的预演。

校对：张亮亮

中科院科研论文发表数量

截至2014年底，地理资源所共有在研项目/课题1160项。其中，主持国家重点基础研究发展计划（973）项目5项、承担课题30项，主持中国高技术研究发展计划（863）重大项目1项、课题9项，主持国家科技支撑计划项目2项、课题18项，国家科技基础性工作专项项目7项，国家科技重大专项项目1项、课题7项、国家科技基础条件平台项目2项；承担国家自然科学基金重大项目1项、重大研究计划项目2项、重点项目18项、创新研究群体科学基金1项、国家重大科研仪器研制项目1项、面上项目205项，青年科学基金项目141项，“国家杰出青年科学基金”项目5项，“国家优秀青年科学基金”项目3项；承担中国科学院战略性先导科技专项项目2项、课题10项，中国科学院重点部署、创新集群及重要方向项目15项，中国科学院STS项目14项，中国科学院科研装备研制项目2项；承担国家发展和改革委员会卫星及应用产业专项项目2项，科学技术部农业科技成果转化资金项目4项、科学技术部国际合作项目2项，国家自然科学基金委员会对外交流国际合作项目5项，国家社会科学基金重大项目2项；承担经费在100万以上国家部委委托项目14项、与地方政府合作项目48项。2014年，地理资源所获得国家科技进步二等奖3项、省部级科技奖11项。其中，第一完成单位的成果“地球系统科学数据共享国家平台构建、关键技术与应用服务”获国家科技进步二等奖；第二完成单位的成果“南海及周边地区遥感综合监测与决策支持分析”获国家科技进步二等奖，“毛乌素沙地砒砂岩固沙造田技术研究应用及其生态改善作用”获国土资源科学技术奖一等奖，“重金属污染农田污染物阻隔技术集成及应用”获北京市自然科学奖三等奖。2014年，地理资源所共发表论文1805篇，其中SCI和SSCI刊物收录论文750篇，中国国内刊物913篇，EI、ISTP及其他国外刊物论文142篇。出版学术著作（地图集）50部，获得受理和授权专利24项，获得计算机软件著作权60项，完成区域（全国）发展规划31项。19份咨询报告得到党和国家领导人批示或被中办、国办刊物采用。 地理类 《地球信息科学学报》是地球信息科学领域的学报级综合性学术期刊，主要刊登以地球系统信息流为主要研究对象、以地球信息机理、地球信息认知方法、地球信息时空图谱、“数字地球”战略以及全球变化等科学问题为研究内容的原创性学术论文、创新型工程应用论文以及相关评论与简讯；在中国科技论文统计与分析数据库（CSTPCD，中国科技信息研究所）中，其总被引频次、影响因子总排序和学科排序逐年上升。在中国学术期刊影响因子年报（自然科学与工程技术版）中，《地球信息科学学报》已跻身于先进期刊之列，2010-2013年连续3年影响因子排名测绘科学技术学科领域第二名。《地理学报》是中国地理学会和中国科学院地理科学与资源研究所主办的学报级综合性学术刊物，主要刊登能反映地理学科最高学术水平的最新研究成果，地理学与相邻学科的综合研究进展，地理学各分支学科研究前沿理论，与国民经济密切相关并有较大应用价值的地理科学论文。《地理研究》（GEOGRAPHICAL RESEARCH）是中国科学院地理科学与资源研究所主办的综合性地理学学术期刊，主要刊登地理学及其分支学科、交叉学科的具有创新意义的高水平学术论文，以及对地理学应用和发展有指导性的研究报告、专题综述与热点报道等。2008年影响因子达到2.246。 资源类 《自然资源学报》是由中国自然资源学会和中国科学院地理科学与资源研究所主办的自然资源科学研究的综合性学术刊物，主要报道自然资源学科理论研究的最新成果、自然资源的数量与质量评价、自然资源研究中新技术与新方法的运用、区域自然资源的管理及可持续发展等研究成果，综述和简要报道中国国内外自然资源研究进展和发展趋势。《自然资源学报》连续7次被中国科技信息研究所评为“中国百种杰出学术期刊”；2008年和2011年被中国科技信息研究所评为“中国精品科技期刊”；2012年被中国科学文献计量评价研究中心、清华大学图书馆和中国学术期刊电子杂志社评为2012年度“中国国际影响力优秀学术期刊”；2006—2011、2013年获得中国科协精品科技期刊项目资助。《资源科学》是中国科学院地理科学与资源研究所主办的综合性学术期刊，刊登资源科学领域具有创新性的论文，报道最新的研究成果，发表相关的学术评论，介绍学科的前沿动态，为建立和发展资源科学理论体系、促进中国资源的可持续利用和资源管理服务。

中科院地理科学与资源研究所考研资料链接: 

中科院之子发表论文

2021年4月以来，中科院的一篇博士论文在网上走红，尤其是论文末的致谢部分，更是让无数网友读完后感慨万千，纷纷在下面评论留言。据了解，该论文是中科院2017届工学博士黄国平所写。那么，这篇论文为什么能在网上意外走红呢？

第一，由于很多网友读了后觉得文中的经历非常真实，被作者异常艰难的求学之路打动了。作者出生在一个小山村里，母亲在他很小的时候便不在家，父亲在他17岁时由于交通事故意外离世。他高中的主要经济来源是在晚上抓黄鳝、周末钓鱼、养小猪崽和出租水牛。之后更是由于拖欠学费被老师叫去谈话。这些在旁人看来可能早已放弃的经历，他并没有这样做，反而是“考试后常能从主席台领奖金”“贴一墙奖状”，在我们看来，放弃的理由实在是太多太多，但是对于黄国平来说，坚持的理由却只有一条，那就是“把书念下去，然后走出去，不枉活一世”，这种难能可贵的品质，在现在的社会真的是难能可贵的。

第二，由于黄国平在文中叙述的经历非常真实，从文字中可以看出作者的受教育水平，让网友们相信了“知识改变命运”，俗话说“万般皆下品，唯有读书高”，正是由于黄国平在经历了一次又一次的挫折后，仍然能够不屈不挠完成学业，这就是知识的力量。尤其是致谢中很多文字非常优美，让人记忆犹新，例如“理想不伟大，只愿年过半百，归来仍是少年，希望还有机会重新认识这个世界，不辜负这一生吃过的苦”。当然，结果也并没有辜负他，据悉，黄国平现在在深圳一家网络公司工作，在事业上已经小有所成。

第三，网络发达。在这个网络技术发展迅速的时代，只要通过网络平台发表了作品，在极短的时间内，全球其他网友便都能看到，此次论文意外走红事件，除了以上所谈到的两个因素外，我觉得网络因素也是很重要的一个因素。

在这个物欲横流的年代，人们往往过于注重对名和利的追求，却忽略了一些内心的声音和对自身内部的修饰。此次事件也有助于我们通过别人的事件来反思自己，别人在那么困难的条件下都能坚持下来，我们在遇到一点小事时，又怎能轻言放弃呢？

中科院一博士论文走红。这是因为这篇致谢中写满了他求学之路的辛酸，但是历经万难的他，没有一点埋怨，依然心存美好。

看法：只要确实干活了那问题不大。研究生大部分的活本来就是小学生都能干的苦力活，所以才自嘲搬砖，没啥稀奇的。你要说创新，大多研究生不也没创新。但如果这点表面工作都不做就直接挂名，那就过分了。

中国科学院合肥物质科学研究院院长刘建国被爆利用自己和实验室团队的科研成果，供儿子获奖升学。

不难发现，两个专利的共同之处，都是使用红外激光为光源，使用同样的1.39UM光谱，使用激光直接穿过车厢在线监测，并通过分析探测器接收信号光强的变化判别出是否存在乙醇气体并计算出其浓度值。

其实，孩子和父亲的专利相似也是“正常”，这种情况属于“大手拉小手”，他父亲是从事这个行业的，孩子在成长过程中肯定也会受到影响，父亲的项目他也可以参与，就相当于父亲搞一点东西给他做，类似的科研成果都是一个团队搞出来的。

所以我觉得用这个升学无可厚非。

2021年10月，据澎湃新闻，中国科学院合肥物质科学研究院（以下简称“中科院合肥研究院”）院长刘建国被曝利用自己和实验室团队的科研成果，供儿子获奖升学。

记者调查发现，2015年刘建国之子刘某阳凭借发明“便携式雾霾污染气体快速识别和检测装置”（又称“便携式多组份气体紫外现场分析仪”）获得多个省级、国家级奖项，并因此被合肥重点高中一六八中学录取。

但该发明在名称、工作原理、外观方面，均与中科院合肥研究院安徽光学精密机械研究所2012年的一项科研成果高度一致。当时，刘建国任该所副所长，也是该科研成果所属项目的主要完成人。

2017年合肥一六八中学科技类特长生报名名单中刘某阳的信息此外，2018年就读合肥一六八中学的刘某阳再次凭借发明“酒驾安全激光快速筛查系统”，获得了多个奖项，并获国家专利。

无独有偶，该发明也与刘建国2011年所申请的国家专利“激光酒驾道边在线监测系统”原理高度相似。刘某阳当时的任课老师证实，该发明在研究过程中确实得到了刘某阳父亲刘建国的指导和帮助，“属于‘大手拉小手’，父亲的项目他也可以参与，就相当于父亲搞一点东西给他做。”

2021年10月27日，中国科学院合肥物质科学研究院发布声明：有媒体报道称“儿子获奖发明和父亲研究所成果高度相似”，引发舆论关注。针对此报道，合肥物质科学研究院高度重视，已迅速组织人员对此事进行调查，后续将及时向社会反馈调查结果。

刘建国本人回应：“我儿子的中考和高考都和科创毫无关系，中考是通过学校里的全省拔尖考试。

高校回应：刘某阳的报名资格及入围资格与获奖无关，是凭借高考成绩划线进入该校“强基计划”，没有享受加分或者照顾政策。他所获得过的奖项也并不在加分之列。

他的世界本来黯淡无光，他却凭着坚强的意志活成万丈光芒，他年少时的悲惨经历没有把他压垮，却成了他走出去，活下去的动力根源，以感恩的心态回忆一生所吃的苦，真情实感最是直抵人心。

量子科学论文发表

（原标题：潘建伟团队再突破：下一代量子通信卫星不再怕光，能白天上岗）

升空数月内，“墨子号”量子科学实验卫星就已完成了世界首次星地量子通信实验。不过，要真正实现实用化的覆盖全球的量子通信网络，仅靠单颗“墨子号”还不够，科学家们还要解决一些重要的问题：比如解决“墨子号”怕光问题、构建卫星星座网络，扩展通信时间等。。

中国科学技术大学潘建伟院士。 上海观察 图

“墨子号”十分“怕光”，目前的量子通信实验，都是在晴朗的夜晚中完成的。从三个方面发展关键技术，中国科学技术大学潘建伟团队在青海湖实现了白天远距离（53公里）自由空间里的量子密钥分发，令下一代量子通信卫星有望克服“怕光”的弱点，实现白天上岗。

相关论文发表在7月24日的英国《自然·光子学》期刊（Nature Photonics）上。

论文的第一作者、中科大副研究员廖胜凯告诉澎湃新闻（），在设计“墨子号”的时候，他们就知道了“墨子号”无法白天工作。现在，“墨子号”大约有68%的时间暴露在阳光下，也就是说，只有不到一半的时间能够工作。而轨道越高的卫星如在地球同步轨道的通信卫星，能“躲”在地球阴影里的时间不到1%。

因此，攻克白天远距离自由空间里的量子密钥分发，给有效扩展量子卫星的通信时间，提高实用性，进一步为搭建覆盖全球的量子通信星座打下了坚实的基础。

三方面突破，解决“怕光”问题

那么，“墨子号”到底为什么“怕光”呢？这是因为，白天阳光造成的噪声，比夜晚要高5个数量级。而基于量子不可克隆原理，量子通信信号无法像普通的通信信号一样放大。因而，保持足够高的信噪比，是白天量子通信要攻克的核心问题，廖胜凯介绍道。

另一方面，在星地这样的远距离中，通信链路损耗较大，典型值大于40dB（dB是描述损耗倍数的单位，40dB和20bB差了两个数量级）。此前的白天量子密钥分发实验，最多只能在链路损耗约为20dB的状态下成码。

为了解决信噪比的问题，潘建伟团队从三个方面实现突破。首先，选择最合适波段的光子。阳光背景噪声主要包括太阳光直射部分和经大气分子散射部分，这其中，波长为1550nm的成分较低，大气散射对该波段散射也较小。团队用这个波段的光子，代替了之前的700-900nm波段，并优化了光学系统，将噪声降低超过一个数量级。

其次，团队在探测器方面，利用频率上转换单光子探测技术，在保持单光子高效探测的同时，实现了光谱窄带滤波，降低噪声约两个数量级。

最后，团队发展自由空间光束单模光纤耦合技术。这是自由空间光通信的关键技术之一，能使自由空间光束的能量能最大限度地耦合到接收单模光纤中区。不过，以往实验中的耦合效率极低，难以满足量子通信的需要。这次，团队兼顾高效耦合和空间维度的窄视场滤波，降低噪声约两个数量级。

综合这三项技术，潘建伟团队在青海湖相距53公里的两点间完成了白天阳光背景下的量子密钥分发实验，在全链路衰减48dB（大于星地、星间链路衰减）情况下，误码率保持在1.65%左右，安全密钥成码率达到150bps。

通向量子通信星座的必经一步

目前，“墨子号”位于500公里高的近地轨道上，运行速度较快，而且受阳光、阴雨天气条件的限制，至少需要三天才能完成全球站点覆盖。廖胜凯介绍道，为了搭建全球量子通信网络，必须发射更多低轨或高轨的量子通信卫星，组建星座，尽可能实现在地球上的任意地点，只要天气条件合适，即可实践量子通信。

随着星座中卫星轨道升高，对地面覆盖范围增加，同时卫星被太阳光照射的概率增大，如轨道高度36000km的地球同步轨道卫星被太阳光照射的概率达99.4%。可以说，实现白天自由空间远距离的量子密钥分发，证实了阳光下星地、星间量子通信的可行性，是通向量子通信星座的必经一步。

文章转载于澎湃新闻

一个人只有成功了才会有人去质疑和摸黑，你一个普通人谁会在意你！

近日，南方 科技 大学量子科学与工程研究院（简称“量子研究院”）、物理系在量子机器学习研究中取得重要进展。量子研究院助理研究员辛涛、副研究员李俊、物理系副教授鲁大为以及合作者之江实验室量子传感研究中心教授董莹联合，在基于核磁共振（NMR）量子计算平台的四量子比特自旋系统上实现了基于参数化量子电路的量子主成分分析算法，研究成果以“Experimental Quantum Principal Component Analysis via Parameterized Quantum Circuits”为题发表在国际著名期刊Physical Review Letters上。 主成分分析(PCA)是机器学习中一种常用且费时的无监督学习算法。这一方法利用正交变换把由线性相关变量表示的观测数据转换为少数几个由线性无关变量表示的数据，线性无关的变量称为主成分。这个算法主要用于发现数据中的基本结构，即数据中变量之间的关系。2014年，Lloyd，Mohseni 和Rebentros 提出了量子主成分分析算法(qPCA)并发表在国际著名期刊Nature Physics，能够指数规模地加快经典主成分分析算法，但是实现该算法需要消耗大量的实验资源，导致量子主成分分析提出至今仍然缺少实验证明。 图：量子主成分分析实现人脸识别实验流程图 图：经典-量子混合控制方法实验结果，图(a)为目标函数随迭代次数的优化结果，图(b)为实验得出的特征向量与理论特征向量相似度通过迭代不断增大，图(c)实验求出的特征值随迭代不断接近理想特征值，虚线为理论特征值。 为此，研究团队基于参数化量子电路(PQC)，提出了当前实验体系十分友好的量子主成分算法，可以将未知量子态对角化提取其本征值和征矢。PQC通常是由固定门（如受控NOT）和可调门（如量子比特旋转）组成。PQC将目标问题形式化为参数优化问题，并使用量子和经典硬件的混合系统来寻找近似解，已成为当前研究量子问题的热门工具。例如，变分量子本征求解器(VQE)已被用于搜索分子哈密顿量的基态。研究团队进一步将该算法应用在人脸识别问题上, 通过经典-量子混合控制方法对PQC进行迭代优化，在核磁共振量子模拟器实现了小规模的量子版本人脸识别实验。其中目标函数和梯度在量子处理器上测量，参数的存储和更新以及人脸识别在经典计算机上实现。 该创新成果在实验上首次通过参数量子电路的方法实现了量子主成分分析算法，为量子主成分分析的理论和实验应用研究找到了一条新的途径。在该研究成果中，辛涛为第一作者兼通讯作者，物理系博士研究生车良宇为共同第一作者，李俊、鲁大为为共同通讯作者。南科大为论文第一单位。该研究也得到 科技 部、国家自然科学基金委、广东省 科技 厅、深圳市科创委和南方 科技 大学等部门的大力支持。 文章链接：

但他作假的方法是打磨国外已有的芯片外观，并打印上汉芯的标识。专家组进行验收时只对这块芯片的性能进行了验收，也就是说，这块芯片的技术参数是达到要求的。没想到有如此厚颜无耻之徒，居然用这种方法作假。这只能说验收程序还不完善。

量子加密通讯不可能采用这种方式进行作假，因为国外根本就没有这种技术。所以，只要技术指标达到了要求，量子加密通讯就是成功的。

网友二：

量子通信实验已经成功了，之所以有人会质疑甚至抹黑潘建伟院士，是因为对量子通信的误解！

量子物理作为20世纪世界物理学的三大发现之一（其他两个发现是爱因斯坦相对论、杨振宁规范场论）！其难度非常大，对学习者的高等数学功底和大学物理功底要求极高！因此，在对其进行宣传过程中，潘建伟院士也打很多比方，甚至采用很多生活中的例子来形象化的描述量子通信的概念！这就可能会带来误会！很多人就会拿宏观物体遵循的规律来理解量子通信，最终导致误解发生！

网友三：

潘建伟当然不是子。当然他在某些公开场合也有一些不严谨或者错误的表达，不过这不能说他的研究工作就是局。

潘建伟的研究成果，是经常上《自然》《科学》这样的顶级期刊的。这证明，至少他在上期刊之前，已经经过了小规模同行评议。上了期刊之后，迄今为止也没有同行对他的研究提出过异议，而那些异议主要来源于外行。

如果说，潘建伟的国内同事碍于面子，或者慑于潘建伟的地位，不敢对潘建伟的工作提出异议，而那些国外的同行，并没有理由去与潘建伟同流合污。他们如果觉得有问题，一定会提出异议。可是，迄今为止，我们还没有看见这方面的记录，只能在网络上看见物理学专业以外的人士对潘建伟的工作予以否认。潘建伟之所以被某些人否认，主要是因为量子力学比较难懂，很多人不能理解，所以不能接受。

网友四：

正所谓“林子大了，什么鸟都有”，不管什么事情，总会有人喜欢，也总会有人不喜欢。量子通信实验已经获得初步成功，潘建伟院士已经在顶级学术期刊《自然》（Nature）和《科学》（Science）上发表了多篇学术论文，他的成就已经获得世界范围的认可，并且让我国在量子通信领域处于世界领先的地位。即便如此，潘建伟院士还是招来了一些无知者的恶意抹黑。

中科院谈外星生物论文发表

渺渺太空，总会勾起人们无限的探索欲，其中最让人关注的莫过于外星人是否存在的话题。近日，在中科院2022跨年演讲直播中，中科院院士、天体物理学家武向平称自己相信外星人是存在的。据武院士介绍，从1959年开始，人们就找寻专门的望远镜收集来自宇宙空间的信号，希望找到外星人，最早的时候，（望远镜）像足球场一样大小，球门换成了射电接收机，在1977年8月15日，它曾收到过一个据说是来自外星人的信号，至今依旧没被破译。而在两个月以前，澳大利亚的天文学家用直径64米的望远镜，在离我们4.2光年的比邻星上，收到了一个信号，后经证实该信号并非人为的干扰，频率为982兆赫，和手机频率几乎一样，因此被确认是人类收到的第一个外星呼叫。武院士还称，希望天文学家有一天能够找到适合人类居住的第二地球，用旅行的办法把大家送上去，同时他还表示希望真的和外星人建立联系。对此，有网友表示赞同，“银河系有超过上千亿个像太阳系一样的恒星系，而我们的宇宙中像银河系一样的星系有至少上千亿个，地球上生命多种多样，宇宙中的生命更是无限可能。”

在抖音直播间，天体物理学家、中科院院士武向平将分享他多年的研究成果。2、古语讲“兵马未动粮草先行”，可见粮食之于军事、民生的重要性。现代农业的发展使得全球粮仓比过去任何一个时代都要充足，但这并不意味着全球粮食安全问题已经得到彻底的解决。土地资源、淡水资源急剧消耗，当前，世界上仍然有一亿人处于严重饥饿的状态。那么，如何用有限的资源生产更多的粮食呢？2021年，中科院给出的答案是尝试将二氧化碳通过人工合成的方式将它变成淀粉。9月，中科院天津工业生物技术研究所在《科学》杂志发表了这项研究成果，这既将对粮食生产产生革命性影响，也将大大推动生物制造产业的发展。12月29日晚上8点，中科院天津工业生物技术研究所副研究员蔡韬便将为大家带来这项技术的讲解。关心人类未来，不仅要关心宇宙，也要关心粮食与蔬菜。3、你知道生成1厘米黑土层要多少年吗？你知道1958年至1990年，我国黑土面积减少了多少吗？答案分别是200至400年和408万公顷。黑土被誉为耕地中的大熊猫，是大自然赐予人类的宝贵财富。我国东北是世界四大黑土区之一，不过可惜的是，黑土地退化一直威胁着国家粮食安全和东北生态环境。这种情况下，现代科技已经做了什么、还能做些什么？中国科学院东北地理与农业生态所研究员关义新将在抖音直播间带来他的思考和答案。4、在太空中，哺乳动物能生育吗？在空间站，有没有可能实现食品等物资的循环供给？离开地球后，人类的骨骼、神经、免疫系统又将如何工作？这些脑洞并不是科幻电影中天马行空的遐想，而就是太空科学实验的日常。随着我国载人航天工程的发展，去太空研究科学问题已经不再是天方夜谭。空间冷原子钟实验、空地量子密钥分配和激光通信、伽马射线暴偏正探测、高等植物生长研究、空间细胞培养……这些精密又复杂的词汇背后到底蕴藏着哪些奥秘？人类在未来是否有可能移居外太空呢？中国科学院空间应用工程与技术中心研究员、应用发展中心主任张伟将为大家带来“精彩纷呈的太空科学实验”演讲，你有任何疑问或构想，都欢迎去直播间向他提问。或许下一次重大科学发现，就蕴藏在你此刻的奇思妙想中。

俄方称外星生命或科技先进，正在研究人类文明

俄方称外星生命或科技先进，正在研究人类文明，俄罗斯航天局局长德米特里罗戈津 11 日在一档电视节目中表示，他相信外星生命的存在，它们可能比人类更聪明，俄方称外星生命或科技先进，正在研究人类文明。

外星人到底存在不存在？UFO到底是不是外星人的飞船？这些问题，在民间已经炸了锅了，但科学家们却长期没有给出答案。

不过，近些年来，世界各国的专家似乎非常喜欢公开讨论这个话题，而且不约而同地给出肯定的答案。继两大航天大国——美国和中国的专家之后，俄罗斯的专家也在最近提出了他的看法。

最近，俄罗斯航天国家集团公司CEO（可以理解为俄罗斯宇航局的局长）罗戈津·德米特里·奥列戈维奇在接受俄罗斯媒体采访的时候表示，他相信地外文明的存在。

我们知道，最近几年的UFO和地外文明话题频频上热搜，离不开美国公布的多段UFO视频。这些视频都是美国空军拍摄的，并且拍摄到的UFO都非常诡异，没有一个合理的解释。此外还有其他大量的UFO目击事件没有视频流出，但也受到了美国方面的高度重视，而且也都只有一小部分可以得到合理的解释。

甚至在公布UFO视频后，美国五角大楼还成立了不明空中现象特别工作组(UAPTF)，专门调查这些现象。最近，美国不但发布了长达1600页的报告，其中有大量篇幅描述历史上的UFO事件，还时隔五十多年再次召开UFO听证会。而且，美国宇航局还刚刚成立了新的调查小组，专门花9个月的时间调查不明飞行现象，还要公开全部的数据。

美国之所以如此重视这些UFO目击事件，并不是担心它们来自其他星球，而是担心它们来自地球，是属于某个国家的秘密武器。

有人会问：为什么UFO只出现在美国，不去其他国家呢？对于这个问题，美国专家指出，这是因为他们的拍摄设备更先进。罗戈津指出，其实苏联飞行员在20世纪70年代时也拍摄过一些UFO视频，但是目前没有关于它们的具体证据。

罗戈津指出，俄罗斯科学院也在进行着UFO事件的研究，尽管其中大部分UFO目击事件都和外星人无关，但他认为其中仍有一部分与外星人脱不开干系。

罗戈津非但拒绝排除宇宙中存在其他智慧生命的可能性，甚至认为有些文明的科技远远超过了地球文明。在采访过程中，罗戈津还抛出了一个问题：“这种生命是否拥有着比我们更先进的技术，从而通过‘放大镜’观察我们，确保我们不会干扰到他们的进一步发展呢？我们不止可以研究微生物，自己也可能像微生物一样被研究！”

这段话很有意思，它似乎也能在一定程度上解答费米悖论的疑问。如果外星人存在的话，他们在哪呢？为何我们没有发现他们呢？或许，他们拥有更加先进的技术，在更远的宇宙观测我们，而不需要靠近地球。

此外，美国宇航局局长比尔·尼尔森在去年10月份接受弗吉尼亚大学政治中心主任拉里·萨巴托教授视频对话的'时候，也表达了类似的观点。他首先指出了美国飞行员目击到的UFO事件存在许多疑点，进而双方讨论到地外文明的时候，他表示自己没有理由否认地外文明的存在。

还有今年年初的时候，中科院武向平院士在跨年演讲中也明确表示：正是因为相信外星人的存在，科学家们才如此坚持地寻找地外文明。他还举了两个疑似是外星人信号的例子，分别是上个世纪阿雷西博射电望远镜接收到的“Wow！”信号，以及最近比邻星传来的神秘电波。

为什么这么多专家都如此相信外星人的存在呢？

上个世纪60年代，美国科学家弗兰克·德雷克提出了著名的德雷克方程，表述为“N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL”，其中N代表的就是银河系内外星文明的数量。后面的参数比较复杂，简单来说可以分为两部分，前半部分计算的是银河系中宜居行星的数量，后半部分计算的是宜居行星孕育智慧生命的概率。如果N大于1，就意味着银河系内很可能存在其他文明。

在银河系中，一共有1000亿~4000亿颗恒星。根据目前的研究，宇宙中有大约20000亿个星系，就算生命出现的概率再低，乘以这么巨大的基数，也很有可能是大于1的。

基于这一点的考虑，我们的确很难断言宇宙中不存在其他的文明。尼尔森也以此为基础进一步提出：“甚至现在的一些理论认为还有其他的宇宙存在，如果真的如此，那我又有什么资格断言地球这颗行星是唯一一个形成并且发展出了像我们这样创造了文明和生命的星球呢？”

罗戈津没有提及平行宇宙，而是讨论了不可观测宇宙。我们知道，宇宙处于膨胀之中，而且距离我们越远的地方膨胀速度更快。根据天文学家的计算，在465亿光年以外的位置，宇宙的膨胀速度甚至超过了光速，这意味着那里发出的光永远都不可能到达地球，我们永远也观测不到那里的宇宙，所以这些空间被称为不可观测宇宙。

不可观测宇宙有多大，目前没有人知道。有天文学家推测，其直径可能达到了20万亿光年！如果真的是这样，我们的可观测宇宙跟它相比简直是一粒沙子。

不管这个数字是否准确，不可观测宇宙比可观测宇宙大得多的事实基本是肯定的。罗戈津认为，在这么广袤的空间里，可能存在着无数有利于生命甚至智慧生命出现的因素存在。基于这一点，他深信宇宙中存在着其他的文明。

在直径930亿光年的可观测宇宙中，人类探测器触及的范围还不及其1/10万亿，我们确实无法断言地外文明不存在。只能说，我们希望这些专家是错误的，宇宙中不要存在比我们先进的文明。否则的话，没人敢保证他们对人类怀有善意。

据今日俄罗斯网站报道，俄罗斯航天局局长德米特里罗戈津 11 日在一档电视节目中表示，他相信外星生命的存在，它们可能比人类更聪明，技术更先进，外星生命可能正在研究人类文明，只是没被发现。

罗戈津说，成千上万的因素可能促成了宇宙中任何地方生命的出现，他补充说，人类研究太空的能力仍然有限，" 我们知道‘大爆炸’理论，但如果这个‘大爆炸’只发生在我们可见的宇宙的某一部分呢？可能还有其他世界 ...... 以及无数的因素可能有助于生命的出现，包括智能生命。"

当地时间6月11日，俄罗斯航天局局长德米特里·罗戈津在一档电视节目中表示，他相信外星生命的存在，而且可能比人类更聪明，技术更先进。

他甚至说，外星生命可能正在研究人类文明，只是地球人还没发现，像人类研究地球上其它物种一样。

罗戈津认为，宇宙里有几千种因素都可能促成生命出现。

他说：“我们都知道大爆炸理论，但如果这个大爆炸只发生在我们可见宇宙的某个部分呢？也许还有更多这样的世界。”

据她透露，俄罗斯科学院一直在搜集有关地外生命、不明飞行物的资料，虽然99.9%都被证明是与地外生命无关的“大气或其它物理现象”，但他亲自看过一些退伍苏联试飞员的报告，他们都目睹过无法解释的现象。

就在上个月，美国国会首次举行关于UFO的公开听证会，五角大楼发布了神秘物体掠过飞行员的片段，官方称其为“不明空中现象”(UAE)，大多数目击事件都发生在美军事训练场和测试场。

2004年以来，美国海军飞行员报告了144次UAE事件，其中大部分的结论是“可能确实代表了某些未知的物理对象”。

五角大楼尚未排除这些事件与外星生命有关的可能性，但没有找到任何证据表明UAE来自外星人。

而在6月9日，美国航空航天局(NASA)刚刚宣布，正在组建一个独立团队，启动一项对不明飞行物(UFO)的研究，预计今年秋季开始，耗时9个月，研究费用不超过10万美元。

罗戈津说，俄罗斯科学院一直在进行研究，并 " 收集与地外生命，特别是 UFO 有关的事实 "，不过他补充说，俄罗斯专家审查的所有此类案例中，99.9% 都是 " 大气和其他物理现象 "，与任何地外智能生命的假设无关。

他补充说：" 我们仍然认为这种 [ 真正的 UFO ] 目击事件可能已经发生了。" 罗戈津还说，他亲自看过一些退伍苏联试飞员的报告，他们报告在首波试飞时目睹了无法解释的现象，美国国家航空航天局也收到过类似信息。

罗戈津假设，外面可能有一些生命形式已经发展到一定的技术水平，允许它们研究人类文明和我们的星球本身，就像人类对地球上的其他物种一样。他补充说：" 我们可以研究细菌，但我们也可以像细菌一样被研究。"

自 2017 年以来，美国的不明飞行物目击事件有所增加。当时，有人透露，五角大楼有一个被称为高级航空航天威胁识别计划（AATIP）的项目，其任务是识别所谓的 " 不明飞行现象 "，或 UAP（也通常被称为不明飞行物，或 UFO）。

5 月，美国国会举行了自 1970 年代以来第一次关于 UAPs 的公开听证会。在听证会上展示了几段显示被认为是 UAPs 的视频，但没有提供关于视频中看到的物体的具体解释。他们还说，美国军方没有试图接触任何观察到的物体，因为不清楚它们是否有人驾驶。

最近，随着话题“首次在地球外确认生命之源存在”登上热搜第一，公众对于外星人这个话题的兴趣被再次提升。俄航天局局长德米特里·罗戈津11日在一档电视节目中表示，外星生命可能正在研究人类文明，只是没被发现。

俄航天局局长：外星生命或正在研究人类文明

据海外网6月12日援引今日俄罗斯网站报道，俄罗斯航天局局长德米特里·罗戈津11日在一档电视节目中表示，他相信外星生命的存在，它们可能比人类更聪明，技术更先进。外星生命可能正在研究人类文明，只是没被发现。

报道称，罗戈津11日接受“俄罗斯24”新闻频道采访时表示，他赞成宇宙中有数千种因素可能促成生命出现的理论。“我们都知道大爆炸理论，但如果这个大爆炸只发生在我们可见的某个部分呢？也许还有更多这样的世界。”

罗戈津表示，俄罗斯科学院一直在搜集有关地外生命及不明飞行物的资料，虽然俄专家审查的此类案例中，99.9%都被证明是与地外生命无关的“大气或其它物理现象”，但罗戈津称，他亲自看过一些退伍苏联试飞员的报告，他们报告在首波试飞时目睹了无法解释的现象，美国国家航空航天局也收到过类似信息。

罗戈津认为，地球外可能存在某种生命形式，它们的技术水平已经能够研究人类文明和地球本身，就像人类研究地球上其它物种一样。

截至发稿，话题“俄方称外星生命或在研究人类文明”已登上微博热搜榜第八位，再次引发网友热议。

地球外首次确认“生命之源”，是否能证明地外生命真实存在？

6月8日，“首次在地球外确认生命之源存在”的话题登上热搜第一。

据央视新闻援引日本经济新闻6月6日报道，日本宇宙航空研究开发机构的小行星探测器“隼鸟2号”从小行星“龙宫”带回地球的沙子样本中，发现了“生命之源”——氨基酸。这是首次在地球以外确认氨基酸的存在。

据科技日报微博消息，据日媒报道，日本文部科学省称，科学家在小行星探测器“隼鸟2号”采集的样本中检测到了20多种氨基酸。这是第一个证明在地球外存在氨基酸的证据。

2020年12月，“隼鸟2号”的回收舱从小行星“龙宫”返回地球，并带回约5.4克行星表面样本。日本横滨国立大学天体生物学名誉教授小林宪正表示，在地球以外天体上发现多种氨基酸“史无前例”，甚至可能暗示地球以外存在生命，这也意味着氨基酸可能存在于其他行星和天然卫星上，暗示生命可能诞生在宇宙中比以前认为的更多的地方。

此次，“隼鸟2号”采集样本来自不受阳光或宇宙射线侵蚀的小行星地下物质，对其分析是在没有将其暴露于地球空气中的情况下进行的，这意味着研究人员首次证实了外层空间中也存在生命的组成部分。

新华社报道称，“隼鸟2号”于2014年发射，2018年6月抵达“龙宫”附近并采集了小行星岩石样本，“隼鸟2号”回收舱于2020年12月返回地球。有关研究成果还在汇总阶段，今后详细的分析数据将通过论文发表。

氨基酸是构成蛋白质的物质，某些氨基酸与生命的形成关系密切。有一种学说认为，在地球形成初期也存在氨基酸，但由于地球温度变高而消失，之后陨石再次将氨基酸带到了地球上。

图片来源：科技日报视频截图

氨基酸是蛋白质的组成部分，是形成生命不可或缺的有机分子。虽然还不知道氨基酸是如何到达古代地球的，但有一种理论认为，46亿年前地球形成时氨基酸就已大量存在，但在地球被岩浆覆盖变得极其炎热后便不复存在，但随后又被流星从外太空重新引入。也有理论认为，氨基酸本身就存在于地球表面。

据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道，氨基酸是生命体中的重要物质，是合成蛋白质的基础。大量不同的氨基酸可以通过不同的组合方式，形成不同的蛋白质，这些蛋白质可以完成生命体重要的生理活动。但发现氨基酸并不能证明地球以外就有生命。

安徽大学生命科学学院博士卢恒谦指出，首先，生命的构成至少需要20余种元素，远不止氨基酸所含的碳、氢、氧、氮等；其次，除氨基酸外，生命的构成还需要其它许多条件，也会受到气候、环境等多种因素的影响，因此仅有氨基酸不能产生目前地球上定义的生命体。

此次氨基酸的发现只是提高了地外生命存在的可能性，想最终证实，还需要更直接的证据，比如发现化石等。

这是我国科学。技术向前发展的一个重要标志，这是他们经过不懈的努力。得到的好的结果。不断探索外星系不断了解我们物质的。世界。证明在我们这个。大的。环境中。肯会。存在着。更加高能的。动物。