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我國在城域量子隱形傳態研究中取得進展

中國科學技術大學與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、清華大學、上海交通大學等研究機構合作，在合肥量子城域通信試驗網上首次實現了預先糾纏分發的獨立量子源之間的量子態隱形傳輸，為未來可擴展量子網絡的構建奠定了堅實的基礎。

據悉，量子隱形傳態是一種傳遞量子狀態的重要通信方式，是可擴展量子網絡和分布式量子計算的基礎，而糾纏態預先分發、獨立量子源干涉和前置反饋是量子隱形傳態的三個要素。

我國研究人員開發了適合光纖網絡傳輸的時間相位糾纏光子源，然后，通過研發皮秒級遠程光同步技術和使用光纖布拉格光柵進行窄帶濾波，成功解決了兩個獨立光子源之間的同步和干涉問題；隨后，針對遠距離光纖所造成的延遲和偏振漲落，以及實驗系統的穩定性等問題，開發了主動反饋系統；最后，利用中科院上海微系統所開發的超導納米線單光子探測器，在合肥量子城域通信網絡的30km鏈路上成功實現了滿足上述三要素的量子隱形傳態實驗。此次實驗驗證是量子技術發展過程中的重要里程碑，驗證了在城域尺度上開展量子隱形傳態的技術可行性，為未來開展量子信息實驗提供了支撐。

（中科）

中科院研制出可用于睡眠監測的肢體運動傳感器

中國科學院北京納米能源與系統研究所的研究人員研制出一種靈敏的、基于摩擦納米發電機的肢體運動傳感器。其納米柱狀陣列可大幅提高器件的監測靈敏度，通過監測人在睡眠中的肢體運動引起器件內摩擦層的相對運動產生的電壓輸出信號，可以實時收集和記錄人在睡眠中的運動時間和次數，睡眠中的翻身運動等肢體運動都可通過

收集器件的電信號進行監測。

該運動傳感器首次采用具有多層結構的鋁塑膜材料，利用熱鑄工藝制備，材料柔軟且耐磨性好，具有良好的防水和耐酸堿性能；設備小巧、簡單、易于操作，使用中無需外部電源驅動，方便快捷。此外，其還可通過無線傳輸模式或互聯網絡，將數據信息傳送到醫院診療中心、急救中心或醫療數據庫中，方便醫生進行遠程監控和會診。

下一步，研究人員將進一步設計和研制用于監測眼動、呼吸、脈搏等行為的自驅動傳感器，收集各項睡眠生理參數，完善自驅動的人體睡眠監測系統，使其在移動健康領域發揮獨特作用。

（納米）

新型憶阻器可逼真模擬突觸行為 或為類腦計算機鋪平道路

美國科學家研制出一種新型“擴散式憶阻器”，模擬了人腦內兩個神經元結點——突觸內鈣離子的行為，逼真度達到有史以來的最高水平。該項研究或將有助于開發類腦（神經形態）計算機。據稱，這種計算機在執行感知和學習任務方面比傳統計算機性能更好，也更節能。

研究表明，人腦約有1000億個神經元、約1000萬億個突觸，科學家一直希望能研制出類腦計算機，以模擬人腦強大的計算能力和高效率。過去，人們用晶體管和電容器來模擬突觸行為，這些設備雖能運行，但與真正的生物系統相似性很低，效率低、耗能高、逼真度低。

美國科學家研制的“擴散式憶阻器”采用一種更自然、更直接、更逼真的方式模擬突觸，不僅模擬了突觸的功能，也囊括了其它重要屬性。其由嵌入一個氧氮化硅薄膜（位于兩個電極之間）內的銀納米粒子簇組成。薄膜是絕緣體，但當施加電脈沖時，熱和電共同作用，使粒子簇分崩離析，納米粒子分散通過薄膜并最終形成一根導電絲，使電流從一個電極到達另一個電極。一旦電壓移走，溫度下降，納米粒子又重新聚合成簇。由于這一過程類似于生物突觸內鈣離子的行為，所以，該設備具備模擬神經元的短期可塑性。

（劉霞）

柵極長度僅1nm的晶體管問世

美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員利用碳納米管和

二硫化鉬（MoS2）材料，成功研制出了目前世界上最小的晶體管，其柵極長度僅為1nm，遠低于硅基晶體管柵極長度最小5nm的理論極值。

晶體管的小型化是半導體行業發展的重要方向之一，柵極長度則被認為是衡量晶體管大小的標準。目前，市場上高端電子產品所用的晶體管多為柵極長度為20nm的硅基晶體管，業界普遍認為，柵極長度小于5nm的晶體管無法正常工作。

二硫化鉬與硅類似，具有晶體晶格結構，但與硅相比，其導電性更易控制，且可被加工成僅0.65nm厚、介電常數（電容率）較低的薄層，是理想的晶體管材料。研究人員采用直徑僅1nm的碳納米管制作了二硫化鉬晶體管的柵極。測試表明，即使柵極長度僅為1nm，該晶體管也可有效地控制電流，具有良好的電氣性能。

（劉海英）

IBM攜手MIT組建新實驗室 研究人工智能視聽功能

美國國際商業機器（IBM）公司和美國麻省理工學院（MIT）將聯合創建“激發大腦多媒體機器理解實驗室（BM3C）”，旨在開展相關研究，使人工智能可以具備視聽功能。

該實驗室是IBM公司大力推進人工智能發展的多個合作計劃中的最新項目，將持續多年。此前，MIT的其他研究團隊在計算機預測和理解方面取得了多項研究成果。但是，目前尚未有研究能夠使機器像人一樣看和聽，因為人類的視線和聲音命令跨越多個認知規則，如人類首先需要發現物體，然后建立物體之間的關系，并憑直覺獲得物理規則。該實驗室計劃基于真實的事情，在虛擬的神經網絡上對機器進行視覺和聽覺建模。

據稱，具備視聽功能的人工智能系統或將對教育、娛樂、健康等產業產生巨大影響。

（劉霞）

美國開發無線傳輸新技術 速度提升3倍

美國麻省理工學院的研究人員開發出一種通過同步波相位來協調多個無線發射機的技術——MegaMIMO2.0，可使智能手機無線傳輸數據的速度提升至現有技術的3倍、傳輸距離增加1倍。

采用MegaMIMO2.0技術，多個獨立的發射機能夠在相同的無線信道中向多個獨立的接收器發送數據，且彼此之間不會產生干擾。在實驗過程中，研究人員在一間會議室中放置了4臺筆記本電腦，并通過802.11a/g/n Wi-Fi網絡協議在4臺電腦間進行數據傳輸，實現了高于現有無線傳輸速度3倍的數據傳輸。

據悉，MegaMIMO2.0技術也適用于蜂窩網絡，其應用將給無線數據傳輸帶來非常重要的影響。

（新華）

美國將設計20萬內核計算機每芯片有25個內核

美國普林斯頓大學的研究人員計劃基于其研制的25核開放源代碼處理器——Piton，開發配置8000個Piton、內核總數達到20萬個的計算機。

Piton是基于OpenSparc設計的開源代碼處理器，采用美國IBM公司的32nm工藝制造。每個Piton芯片集成有25個內核（內核時鐘頻率為1GHz）。這些內核的拓撲結構被稱作“網格設計”。一個陣列中的多個芯片通過芯片自帶的橋接器組成菊花鏈系統，橋接器還可把芯片連接到內存和存儲設備上。Piton芯片采用了分布式緩存，以及融合大型設備中所有內核的單向連接。

據悉，為了提供更強大的處理能力，芯片產品的內核數量在不斷增加。具有4.6億個晶體管的Piton或將成為當前學術界開發的最大尺寸芯片。

（鳳凰）

美國研究人員研制成功新型碳納米晶體管

美國威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員成功制作出了1英寸碳納米晶體管，在性能上首次超過了硅晶體管和砷化鎵晶體管。

碳納米晶體管比硅晶體管具有更快的速度和更低的能耗，將進一步推動中央處理器（CPU）技術的發展。然而，受技術手段的制約，碳納米晶體管的實際應用卻一直落后于硅晶體管和砷化鎵晶體管。研究人員利用聚合物篩選技術將碳納米晶體管內的金屬納米管雜質清除，并利用浮動蒸發自組裝技術在高溫真空狀態下解決了碳納米管陣列的制備問題。最終獲得的高純度碳納米晶體管導電性能是硅晶體管的1.9倍，據稱，未來這一數字有望達到5倍。

目前，碳納米晶體管在CPU上的應用尚需時日。研究人員正在研究碳納米晶體管的商業化大規模量產技術，該項突破使碳納米晶體管取代硅芯片成為可能。

（威鋒）

中科院實現第四種基本電路元件與非易失信息存儲器

中國科學院物理研究所北京凝聚態物理國家實驗室（籌）的研究人員基于磁電耦合效應，實現了滿足原始物理定義的第四種基本電路元件。

研究人員通過理論推導和實驗檢驗發現，基于一個由磁電耦合介質和金屬電極構成的簡單三明治結構，可以建立起電荷與磁通之間的直接轉換關系，從而嚴格滿足第四種基本電路元件的物理定義。研究人員把這種基于磁電耦合效應的第四種基本電路元件命名為“電耦器”，其相應的非線性記憶元件命名為“憶耦器”，并給出了電耦器和憶耦器的電路響應特征。該項研究從基本電路元件的角度重新審視了磁電耦合效應，既澄清了一個基礎科學問題，也為磁電耦合效應的應用開辟了新的空間。

據稱，憶耦器在開發新一代信息功能器件方面具有巨大的潛力。研究人員創新性地提出了一種新的存儲原理，采用另一種物理量——電耦（T）或等效磁電耦合系數（α）來有效存儲二進制信息。利用憶耦器表現出的蝴蝶曲線非線性磁電耦合效應，可將磁電耦合系數的正與負分別定義為二進制信息1和0，通過施加脈沖電壓使磁電耦合系數在正負之間轉變，從而實現非易失信息存儲。該存儲器采用電寫磁讀方式，具有高速、低功耗、并行讀取、結構簡單、易于制備等優點，有望成為下一代通用型非易失存儲器，應用前景廣闊。

（新華）

美國量子計算芯片研發獲重要進展

美國麻省理工學院（MIT）的研究人員研制出一款量子計算原型芯片，可用于實現量子位元的離子阱與激發量子態的激光光路的集成，在量子計算發展的道路上邁出了重要一步。

此前，研究人員已經在實驗室中實現了由12個量子位組成的量子計算系統，但通常的實現方式儀器設備復雜、體積龐大。而實用化的量子計算機需要將量子計算器件微型化。

MIT的研究人員研制的芯片在表面由嵌入式電極實現了“表面離子阱”，利用電場將離子捕獲懸浮于電極上方50μm處，每個離子阱僅相距5μm，具有良好的可拓展性，可用于開發多量子位系統。更重要的是，研究人員將激發離子阱量子態的激光光路也集成在了同一塊芯片上。該芯片采用石英基底，基底上覆蓋一層氮化硅光導層，用以控制光路；在鈮電極的下方，設置了衍射光柵，可將激光集中于電極上方的離子阱上。

目前，該原型芯片尚不能調制激發每個離子阱的激光強度，而不同的激光強度對于量子計算編程來說是必要的。未來，研究人員將在這一方向繼續努力，促使量子信息處理芯片早日問世。

（科技部）