電子信息

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中科院二維材料半導體量子晶體管研究獲進展

中國科學院量子信息重點實驗室在半導體門控量子點的研究中取得新進展。研究人員研究了二維層狀過渡金屬硫族化合物應用于半導體量子芯片的可能性，實驗上首次在半導體柔性二維材料體系中實現了全電學調控的量子點器件。

研究人員選擇新型二維材料二硫化鉬進行深入研究。該材料具有合適的帶隙、較強的自旋軌道耦合強度，以及豐富的自旋-能谷相關的物理現象，在量子電子學，尤其是自旋電子學和能谷電子學中具有廣闊的應用前景。研究人員利用微納加工、低溫LED輻照等一系列現代半導體工藝手段，結合當前二維材料體系研究中廣泛采用的氮化硼封裝技術，有效減少了量子點結構中的雜質、缺陷等，首次在這類材料中實現了全電學可控的雙量子點結構。在極低溫下，通過電極電壓，可以將一個尺寸約為128nm的單量子點調制為兩個尺寸約為68nm的單點組成的雙量子點系統，雙量子點體系的點間電子隧穿可以通過電極電壓單調地調控，實現了人造原子到人造分子的電學可控調制。這種可控的單電子隧穿器件為在單電子層面研究該材料自旋和能谷自由度相關的物理現象提供了可能的平臺。利用這一平臺，研究人員觀測到了器件電導隨著外磁場增大而下降的現象。這一被稱作庫倫阻塞反局域化的現象，揭示了在二硫化鉬材料中短程缺陷和自旋軌道耦合對電學輸運性質的影響。

(新 華)

DARPA測試可穿透云層的極高頻雷達傳感器

美國預先研究計劃局（DARPA）戰略技術辦公室的視頻合成孔徑雷達（ViSAR）項目已完成飛行測試，成功驗證了一型可穿透云層的極高頻雷達傳感器。

該ViSAR的飛行測試在改裝的DC-3客機上進行，ViSAR、光電紅外傳感器安裝在飛機底部的傳感器萬向節上。測試結果表明，在透過云層拍攝時，光電紅外傳感器無法拍攝地面圖像，而ViSAR合成孔徑雷達能夠始終保持對地面目標的連續跟蹤，且目標清晰可辨。

據悉，此前，可穿透云層的雷達已應用于衛星等平臺，但尚無適用于航空器傳感器萬向節的合成孔徑傳感器。ViSAR項目旨在為航空器研發可穿透云層的極高頻傳感器，用于在全天候條件下監視地面移動目標，以提供高分辨率、全動態視頻。ViSAR項目將在小型機載極高頻激勵器、接收器、功率放大器、視景仿真技術等領域取得突破。按計劃，下一階段，ViSAR將被集成到裝配戰斗管理系統的飛機上開展飛行測試。

(孫明月)

新加坡國立大學的研究人員開發出了全新“一站式”電子-等離子體激元轉換器，可利用等離子體激元的高速和小尺寸優勢進行高頻數據處理和傳輸。

“一站式”電子-等離子體激元信號轉換器新技術開發成功

等離子體激元是受光子激發后在金屬表面產生的電子波，尺寸更小、速度接近光速。等離子體激元獨特的特性使其更適合納米電子學集成，因而在納米電子學顛覆性技術開發領域具有巨大的應用潛力。

新加坡國立大學開發的新型轉換器可將等離子體激元尺寸小、速度快等優越特性用于納米電子系統，進行高頻率數據處理和傳輸。其僅需一步即可將電信號直接轉換為等離子體激元信號，反之亦然。該研究成果將等離子體學和納米電子學融合在一起，成功填補了等離子體激元在納米電子學領域應用的技術空白，有望制造出速度更快、功耗更低的芯片。實驗結果表明，新型電子-等離子體激元轉換器僅為普通光學器件尺寸的1/10000，而轉換效率超過10%，比傳統方法提升了1000多倍。

未來，研究人員將進一步研發尺寸更小、頻率更高的轉換器，并將其與效率更高的等離子體激元波導集成，以獲得更高的性能。

(李鐵成)

中科院人工智能超靈敏突觸器件研究取得進展

中國科學院寧波材料技術與工程研究所的研究人員采用輕微氧化的硫化鋅（ZnS）薄膜構筑了Cu/ZnS/Pt憶阻型突觸器件。該器件表現出了超高的電靈敏性。

神經元是人腦的基本組成單元，突觸是神經元之間在功能上發生聯系的部位，也是信息傳遞的關鍵部位。研制具有生物突觸功能的電子器件，對于構建神經形態電路和實現智能計算機意義重大。研究人員制備的Cu/ZnS/Pt憶阻型突觸器件在超低電壓（6mV左右）下實現了神經突觸可塑性，獲得了一種超高靈敏性的突觸仿生器件，其靈敏度甚至超過了生物突觸，且功率低至納瓦量級。此外，通過簡單的集成，研究人員構筑了5×5超靈敏突觸器件陣列，在超低電壓下實現了記憶和遺忘的動態過程。超低的工作電壓有助于減輕對器件內部結構的破壞，降低器件工作參數的波動性，并提供降低器件功耗的新途徑。

(新 華)

中科大首次實現可擴展量子中繼器的光學演示

中國科學技術大學在國際上首次利用參量下轉換光源，實現了基于線性光學的量子中繼器中的嵌套糾纏純化和二級糾纏交換過程。基于該技術，以往量子糾纏交換過程中阻礙分發態被進一步相干操作的主要噪聲可以被自動剔除，從而為將來實現基于原子系綜的可擴展線性光量子中繼器提供了前瞻性的技術指引。

研究人員基于其此前的研究成果——八體糾纏光源，首次演示了嵌套量子糾纏純化和級聯量子糾纏交換；通過巧妙地設置貝爾態測量裝置，完全消除了糾纏交換過程中雙光子干擾項，同時保留了分發量子態的進一步可操縱性；結合使用光纖模擬量子存儲，以及測量反饋裝置，實現了可擴展量子中繼器的光學演示。這一開創性的工作使基于參量下轉換光源構建量子中繼器的可行性獲得了進一步驗證，尤其是原子系綜系統中的原子—光子糾纏源存在和參量下轉換糾纏源同樣的雙光子噪聲項。該技術也可應用于基于原子系綜的量子中繼器。

這兩項工作均在國際上突破了以往只能演示量子中繼器中單次糾纏操縱的技術障礙，首次實現了對量子態的連續糾纏操控，基于線性光學系統發展了可擴展量子中繼器技術，將大力推動基于原子系綜量子中繼器的可擴展性技術研究。研究結果表明，參量下轉換源理論上完全有能力成為實用光量子中繼器的另一可信系統。

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(新 華)

美國加利福尼亞州立大學伯克利分校和河濱分校的研究人員合作開發出了一種新的在某些金屬內實現電控磁性的超快方法，或將帶來計算機存儲器性能的顯著提升，有助于研發出更加節能的計算機內存和處理技術。

美國研發新方法有助于實現快速、低功耗的計算機存儲器

近年來，磁性隨機存取存儲器（MRAM）在計算機存儲領域的應用嶄露頭角。其在內存和中央處理器斷電的情況下，也能保存信息，節約能源。但是，提高能源效率的代價是降低速度。MRAM面臨的一個主要挑戰是加快1bit信息的寫入速度，使其短于10ns。為此，研究人員設計了專門的電路來研究磁性金屬響應短至皮秒（10-12s）的電脈沖的方式。研究人員發現，電脈沖暫時增加了鐵原子電子的能量，這種能量的增加導致每個鐵和釓原子中的磁性相互施加扭矩，并最終導致金屬磁極的重新定向。這是利用電流控制磁體的全新方式。在特殊的釓鐵合金上進行電氣寫入之后，研究人員試圖將該方法擴展到更廣泛的磁性材料中。此外，研究人員發現，在釓鐵合金的頂部堆疊單元素磁性金屬如鈷等時，兩層之間的相互作用使操作者能夠在空前的時間尺度上操縱鈷的磁性。

這兩項發現為超高速磁存儲器提供了一條途徑，使新一代的高性能、低功耗計算處理器擁有高速、非易失性存儲器。

(張 慧)

全球首次海水量子通信實驗成功

上海交通大學的研究人員成功完成了首次海水量子通信實驗，觀測到了光子極化量子態和量子糾纏可以在高損耗和高散射的海水中保持量子特性，在國際上首次實驗驗證了水下量子通信的可行性。

海洋是全球量子通信的重要版圖。但是，量子糾纏能否在海水中傳播的相關研究卻一直止步于驗證實驗。相比基于光纖和大氣空間信道的量子通信，將海水作為量子通信信道的難度更高。海水鹽度對光的折射率有影響，需要更精確地計算接收角度，而且許多理論研究都認為海水中的微生物和懸浮顆粒會導致光子在傳播路徑上遭遇散射，從而使量子通信無法進行。研究人員發現，可將微生物或懸浮顆粒等造成的散射都歸于海水損耗，海水的損耗量雖然很大，但光子只會丟失，不會發生量子比特翻轉。

(文匯報)

我國首個商用量子通信專網投入使用

我國首個商用量子保密通信專網“濟南黨政機關量子通信專網”在濟南通過專家評審。測試結果表明，其保密性、安全性、成碼率等性能均達到設計目標，完成了全網驗收并正式投入使用。

據介紹，量子是能量最基本、最小的不可分割的單元。未知量子態無法精確克隆，只要有人試圖復制，就會產生誤碼，從而被發現。因此，量子態通信在傳輸過程中具有絕對安全性。“濟南黨政機關量子通信專網”的量子通信部分、傳統網絡部分、管理系統部分均達到了設計要求。“濟南黨政機關量子通信專網”每秒可產生4000多個密鑰用于數據保護，可為濟南市7區3縣和高新區下轄5個片區的各級黨政機關提供高品質的量子安全電話和通信服務。

該專網是目前世界上規模最大、功能最全的量子通信城域網。其投入使用是我國乃至全球量子通信產業的一個標志性成果，或將為國防、金融、電力等領域開展量子通信示范推廣打開局面。

(央 新)

9月27日，由中國科學院自動化研究所研制的人工智能程序“CASIA-先知V1.0”在“賽諸葛”兵棋推演人機大戰中，與全國決賽階段軍隊個人賽4強和地方個人賽4強的8名選手交鋒，以7:1的戰績大勝人類選手，展示出了人工智能技術在博弈對抗領域的強大實力，成為中國版的“兵棋AlphaGo”。

中科院自動化所研制人工智能程序“CASIA-先知V1.0”

“CASIA-先知V1.0”采用知識和數據混合驅動的體系架構構建人工智能指揮員模型。目前，在態勢感知和作戰決策的主要模塊上采用知識規則+不確定推理的方式，第一步實現了知識驅動的人機對抗和機機對抗系統。通過機機對抗系統可以實現對抗數據收集整理，為下一步知識和數據混合驅動的博弈推理學習訓練奠定了實驗基礎。

博弈對抗問題廣泛存在于軍事、商業、安防、災害應急救援等領域。目前需要解決的一個主要問題是不完全信息態勢感知。“CASIA-先知V1.0”聚焦不完全信息態勢感知和群體博弈策略優化的關鍵技術問題，提出了新型自動敵情分析和時空綜合態勢分析的有效方法；構造了方案構想、方案推演、方案評估、方案確定的群體博弈策略優化模型，發展了基于不完全信息態勢估計的不確定決策推理技術。這種技術將大幅提高博弈對抗的收益和效能，在涉及不完全信息的重要博弈對抗應用領域具有應用前景。

(自動化)