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清華大學(xué)交叉信息院提出實用化的多體糾纏探測協(xié)議

量子糾纏是理論物理研究以及量子信息科學(xué)中的基礎(chǔ)概念，發(fā)展高效的糾纏探測協(xié)議對于標(biāo)定大型量子設(shè)備的可靠性有著重要意義。傳統(tǒng)的糾纏探測手段往往有著各種限制。例如正映射判據(jù)是另一種理論上具有強大探測能力的糾纏判據(jù)，然而這一判據(jù)的實現(xiàn)往往需要極高實驗復(fù)雜度的量子態(tài)層析。

近期，研究者們提出了一種基于矩測量的實驗方案可以避免量子態(tài)層析而實現(xiàn)一種弱化版本的正映射判據(jù)。這一實驗方案只要求對單份量子態(tài)進(jìn)行操作以及測量，并且具有較低的實驗復(fù)雜度和較強的探測能力。然而，受限于正映射判據(jù)自身的性質(zhì)，這一方案只能探測兩體量子系統(tǒng)的糾纏。

為了解決這一問題，清華大學(xué)交叉信息研究院馬雄峰研究組的2020級博士生劉振寰等人引入了一種新的多體糾纏判據(jù)——指標(biāo)輪換糾纏判據(jù)，并且成功將其轉(zhuǎn)化為基于矩測量的實驗框架。這一實驗方案具有更低的實驗復(fù)雜度，并且可以探測多體系統(tǒng)中更加復(fù)雜的糾纏結(jié)構(gòu)。在兩體系統(tǒng)中，這一框架給出了新的兩體糾纏判據(jù)，極大增強了兩體糾纏的探測能力。此外，一些數(shù)值實驗表明，這一框架中的一些關(guān)鍵物理量還可以作為糾纏的度量，在量子多體物理的研究中起到重要的作用。

科學(xué)家開發(fā)蚊子攜帶疫苗用于野生動物免疫

75%的新發(fā)和再發(fā)傳染病來自野生動物，如果能將野生動物宿主免疫，可以從源頭阻斷病毒的傳播。但實現(xiàn)這一目標(biāo)面臨的挑戰(zhàn)是疫苗的選擇和遞送手段。

中科院動物研究所鄭愛華研究組以昆蟲特異黃病毒朝陽病毒為載體，通過替換寨卡病毒囊膜蛋白構(gòu)建了CYV-ZIKV嵌合病毒。CYV-ZIKV只能在蚊子和蚊子細(xì)胞里復(fù)制，不能感染任何脊椎動物。進(jìn)一步的安全性研究表明，CYV-ZIKV具有很高的遺傳穩(wěn)定性，可以高效地感染埃及伊蚊，但是卻無法通過水平和垂直傳播感染其他蚊子。在使用X光照射蚊子使其不育后，CYV-ZIKV就被限制在釋放的蚊子體內(nèi)，無法溢出到環(huán)境中。

研究組以小鼠為模型，用感染了CYV-ZIKV的埃及伊蚊，叮咬小鼠兩到三次，每次10-20只蚊子，可以誘導(dǎo)強烈的體液免疫反應(yīng)，并持續(xù)至少5個月。用三種不同寨卡病毒毒株攻毒，均可以有效保護(hù)。而且接受蚊子免疫的小鼠在攻毒后，無法再將寨卡病毒傳給蚊子。從而從原理上實現(xiàn)了通過蚊子叮咬免疫脊椎動物，阻斷病毒從宿主向媒介的傳播，從而切斷病毒的傳播鏈的驗證。

大連化物所發(fā)現(xiàn)六光子激發(fā)自陷態(tài)激子發(fā)光的無鉛鈣鈦礦晶體

多光子吸收是一種非線性效應(yīng)，是指材料可以同時吸收多個單色紅外光子，并將電子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后上轉(zhuǎn)換為高能光子。無鉛鈣鈦礦作為一種“明星”材料，具有較高的穩(wěn)定性和低毒性，已經(jīng)成為鉛基鈣鈦礦的替代品。但與鉛基鈣鈦礦相比，對于無鉛鈣鈦礦高階多光子吸收效應(yīng)的研究還比較匱乏。

近日，中科院大連化物所袁開軍研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種在800至2000nm波長范圍內(nèi)，具有3至6光子吸收的全無機Cs2TeCl6無鉛鈣鈦礦晶體。穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)光學(xué)實驗結(jié)果表明，Cs2TeCl6晶體中單光子和多光子激發(fā)的寬帶橙色發(fā)射歸因于自陷態(tài)激子的復(fù)合。此外，研究人員通過飛秒激光激發(fā)的多光子熒光吸收飽和法，量化了Cs2TeCl6晶體的多光子吸收截面，其中六光子吸收截面為1.87×10-174cm12s5photon-5（1980 nm）。該工作為無鉛鈣鈦礦家族在非線性光電領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供了一個有潛力的候選材料。

北理工團(tuán)隊在等離激元增強光催化研究中取得進(jìn)展

金屬納米顆粒表面等離激元具有獨特的光—物質(zhì)相互作用特性，可極大增強半導(dǎo)體光催化材料的太陽光捕獲效率，在太陽燃料合成領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。如何獲得具有長壽命的高能電子是提高等離激元在光催化轉(zhuǎn)化中利用效率的關(guān)鍵科學(xué)問題。

為此，北理工張加濤教授團(tuán)隊基于前期工作基礎(chǔ)，通過發(fā)展外延生長與非外延生長相結(jié)合的新型合成策略，在金屬、硫化物半導(dǎo)體、全無機金屬鹵化物鈣鈦礦三種材料類型的納米尺度集成過程中成功實現(xiàn)原子級界面調(diào)控，制備出具有Au-CdS、CdS-CsPbBr3雙重潔凈界面的Au@CdS/CsPbBr3納米晶光催化材料。借助中紅外飛秒泵浦瞬態(tài)吸收等光譜表征技術(shù)，研究團(tuán)隊對該三元納米晶中等離激元載流子的激發(fā)、馳豫、界面轉(zhuǎn)移等動力學(xué)過程進(jìn)行了深入探索。研究結(jié)果表明，利用Au@CdS/CsPbBr3三元納米晶可獲得納秒級別的超長等離激元載流子壽命，比傳統(tǒng)二元納米晶提高了三個數(shù)量級，并且這些高能載流子能夠有效驅(qū)動光催化二氧化碳還原反應(yīng)，長波長可見光區(qū)的表觀量子效率遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報道的鈣鈦礦基光催化材料。

單細(xì)胞核酸編碼熒光成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

近日，西安交大生命學(xué)院趙永席教授團(tuán)隊構(gòu)建了多級DNA分支組裝編碼的熒光納米梯，發(fā)展目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本自引發(fā)擴增編碼成像策略，攻克了外加引物造成的非特異擴增問題，突破了光譜通路限制，實現(xiàn)了單細(xì)胞內(nèi)多種轉(zhuǎn)錄本的同時特異成像分析。

該方法的核心設(shè)計是擁有核酶活性的環(huán)狀探針和靈活可編程的分支條碼。首先環(huán)狀核酶探針可特異切斷目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄本的自引發(fā)擴增，消除了原位成像中非特異性擴增帶來的成像噪音。其次擴增產(chǎn)物上的DNA分支組裝編碼了多種虛擬信號，最終僅使用兩個檢測光譜通道實現(xiàn)了九種轉(zhuǎn)錄本的同時成像。通過對不同乳腺細(xì)胞系中多種轉(zhuǎn)錄本的同時成像分析，揭示了癌癥相關(guān)的靶標(biāo)基因與癌癥進(jìn)程間的潛在關(guān)聯(lián)。此外，該方法可以通過增加檢測通道數(shù)目和分支條碼上編碼區(qū)的重復(fù)次數(shù)，從而拓展實現(xiàn)超高多重的成像分析。

稀土納米材料成功用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎精準(zhǔn)診療

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA），是一種慢性、持續(xù)進(jìn)展性自身免疫炎癥疾病。如果癥狀得不到及時發(fā)現(xiàn)和有效控制，2年致殘率可高達(dá)50%。RA高靈敏度診療探針的開發(fā)和應(yīng)用，是目前RA診療領(lǐng)域的研究熱點。

近年來，稀土長余輝納米材料所具有的高靈敏成像特性使其在成像引導(dǎo)的RA精準(zhǔn)治療領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。鑒于此，中科院福建物構(gòu)所張云團(tuán)隊利用長余輝成像無背景熒光干擾的特性，實現(xiàn)了高靈敏成像引導(dǎo)的RA精準(zhǔn)治療和對愈后療效的評估。

研究團(tuán)隊通過模板法合成了Cr3+和Y3+共摻雜的稀土長余輝納米材料Zn1.3Ga1.4Sn0.3O4:Cr3+Y3+，將臨床藥物甲氨蝶呤（MTX）和近紅外光響應(yīng)分子吲哚菁綠（ICG）包載于納米材料中，同時賦予該材料靶向釋藥能力，將其成功構(gòu)建為一種具有NIR/pH雙響應(yīng)釋藥機制的靶向納米診療探針。在佐劑誘導(dǎo)的RA小鼠模型中，該診療探針能夠有效靶向到RA病變部位，并對其進(jìn)行高靈敏度成像，同時基于這種高特異性、高靈敏度余輝成像模式指導(dǎo)的精準(zhǔn)治療，實現(xiàn)了對類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的高效治療。

科學(xué)家實現(xiàn)膠體量子點自旋的室溫超快相干操控

對固態(tài)材料中的自旋量子比特進(jìn)行相干操控，是實現(xiàn)量子信息技術(shù)的重要途徑之一。其中，在室溫下實現(xiàn)低成本材料的自旋相干操控是該領(lǐng)域的一項重要挑戰(zhàn)。

中科院大連化物所吳凱豐研究團(tuán)隊一直致力于膠體量子點的超快光物理與光化學(xué)研究，團(tuán)隊近期在CsPbI3鈣鈦礦量子點中觀測到激子自旋的系綜量子拍頻并解析了其物理機制。考慮到量子點中的電子—空穴交換作用導(dǎo)致了復(fù)雜的激子裂分及光學(xué)取向行為，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地制備了鈣鈦礦量子點的單空穴自旋極化態(tài)，并基于自行研制的多脈沖飛秒磁光技術(shù)實現(xiàn)了室溫相干操控。

團(tuán)隊通過在CsPbBr3量子點表面化學(xué)修飾蒽醌分子，在亞皮秒尺度捕獲量子點的光生電子，猝滅電子—空穴交換作用，在室溫下得到百皮秒量級的空穴自旋，在外加磁場下，該空穴自旋發(fā)生拉莫爾進(jìn)動；借助一束亞帶隙光子能量的飛秒脈沖，利用光學(xué)斯塔克效應(yīng)產(chǎn)生贗磁場，成功實現(xiàn)了對空穴自旋的量子態(tài)相干操控。考慮到自旋相干壽命在百皮秒量級，借助百飛秒級的激光脈沖，研究人員在自旋退相干之前原則上可開展上千次的有效操控。