量子人工智能：量子计算和人工智能相遇恰逢其时

量子人工智能，是由量子计算和人工智能交叉发展起来的新兴学科和技术。过去几十年来，量子计算和人工智能技术各自经历了起起落落、螺旋上升的发展历程，而现在正逐渐落地，有望给人类的技术革新、生产和生活带来颠覆性改变。我们正迎来二者深度交叉的最好时机，一个量子人工智能研究的最好时代！     

超导与量子计算

基于量子力学态叠加性和纠缠性的量子计算，以其指数级增长的庞大计算空间和更高级的信息抽象能力，为计算提供了新的范式。这一新技术有可能解决一些经典计算无法解决的计算难题，同时解决经典计算的功耗问题。超导效应作为一种宏观量子效应，为量子态相干操控提供了绝佳的无损耗环境，而约瑟夫森结为构建量子比特提供了必要的能级分立性和非线性。经过二十余年的高速发展，基于超导量子电路的量子计算技术已经在退相干时间、量子态操控和读取、量子比特间可控耦合、中大规模扩展等关键技术上取得大量突破，成为构建通用量子计算机和量子模拟机最有前途的候选技术路线之一。文章就这一技术做一个简要的介绍和梳理，以令读者了解整个技术脉络为目标，尽可能不涉及复杂的符号和公式。最后，还简要讨论了超导量子计算发展的未来，并指出其中部分关键技术难点。     

跨越量子边界

在我们所熟悉的通常物体的可预测性和怪异的量子世界的不确定性之间，有一条神秘的边界。那里发生了什么？现在物理学家快要把它搞清了。     

量子芯片不断升温

据英国New，Scientist，2005，186(2496)：21报道，量子计算中的一项障碍并不如原先认为的那样令人气馁。     

量子计算与人工智能

文章探讨了量子计算在人工智能中的一些潜在应用，并回顾量子理论与人工智能之间的相互作用。通过介绍一些著名而简单的量子算法，让读者了解量子计算的能力。此外，文章对量子计算做了一个简单的概述，使读者对量子计算有一个全貌的认识。对于AI研究人员来说，此文将会是一座更加深入地探索AI与量子计算以及量子理论之间联系的桥梁。     

借用“平行宇宙”的算力——量子计算现状与展望#br#

量子力学自建立以来，被期待为未来技术进步的基石。目前，量子计算、量子信息处理、量子通信和量子测量等基于量子力学发展起来的技术备受关注。人们力图将理论的成果转化为应用，从而实现“第二次量子革命”。其中，量子计算机因其并行计算能力被证明一旦达到一定规模，其计算能力将远超传统计算机，甚至对目前广泛使用的传统加密算法产生威胁，也必将对社会各个领域产生深远的影响。文章从科普的角度介绍了量子计算的背景及原理，并基于发展现状对未来作了展望，最后探讨了量子计算与人工智能领域结合的可能性。     

量子计算、量子优势与有噪中程量子时代

文章用通俗而准确的语言，简要介绍了有关量子计算的相关概念，包括量子比特、量子态、基矢态或基本量子态、量子测量、概率幅、幺正变换、量子态不可复制、量子计算、量子门、量子算法、退相干或量子噪声、量子纠错、有噪中程量子技术、量子优势等，并对有噪中程量子时代和量子优势研究的前景进行了展望。     

量子百年话创新

从理子概念的诞生，发展到为舶螳来来革命性巨变的量子信纸的建立的整个过程，是科学家们在物理世界前所未有的一片宽广的前沿芒然探索、寻求知识的过程，也是物理学理论不断创新的过程，这一发生在100年前的量子革命发人深省。     

量子计算行业教育的发展

2020年，欧洲战略咨询委员会的量子旗舰计划成员正式向欧盟委员会提交了战略研究议程，提倡全欧推广覆盖高中教育、大学教育和产业工人培训的量子教育项目。国内外类似的量子教育措施正不断涌现，给中国量子教育的发展提供了一定的参考。文章主要对量子计算、量子教育行业的发展、量子教学工具的现状等内容进行了综述性梳理，试图探寻目前量子计算行业教育发展的困境，以期为推进中国量子计算教育寻找思路。     

量子计算机的0到N

众所周知，量子计算机在处理某些特定问题时的速度将快于传统计算机。由于各国争相布局量子计算，它将成为世界科技发展的新高地。作为新一代信息技术，具有颠覆性质的“它”能够给人类带来多少魅力？近年来，国内外针对量子计算的研究风起云涌，如今的量子计算又发展到了什么阶段?文章作为引玉之砖，对量子计算从底层研究跨越到技术路线的发展以及未来的产业动向作初步的探讨。     

固相反应合成掺铜磷酸锌锂

以ZnSO₄·7H₂O, (NH₄)₃PO₄·₃H₂O为原料, 硫酸铜为掺杂剂, 以PEG-400为表面活性剂, 经低热固相反应合成得到掺铜磷酸锌铵. 接着以PEG-400为表面活性剂, 用掺铜磷酸锌铵与Li₂CO₃经室温固相反应得到前驱体, 然后在700℃下煅烧前驱体, 得到锂电池电极材料掺铜磷酸锌锂纳米晶. 用产物XRD图谱数据计算得到的信噪比作为实验的考察指标, 实验中应用了均匀设计实验法及数据挖掘技术, 在数据挖掘成果的指导下进行了实验. 结果表明, 产物的信噪比随着掺杂铜离子的增加而直线增加. 用最优工艺条件合成的产物为50 nm的掺铜LiZnPO₄, 信噪比为30.41, 与数据挖掘得到的最佳结果相吻合, 表明应用固相合成法制备掺铜磷酸锌锂及把信噪比作为一种指标去控制合成结果是可行的.     

功能化氧化石墨烯的靶向肿瘤成像与光热治疗

整合素α_vβ₃是一种跨膜糖蛋白, 高表达于多种肿瘤细胞表面, 如人恶性胶质瘤(U87-MG). 它能够作为一类肿瘤标志物, 为肿瘤类型的诊断提供依据, 并为肿瘤治疗提供潜在作用靶点. 本文以人恶性胶质瘤细胞(U87-MG)为治疗模型, 利用靶向配体——整合素α_vβ₃单克隆抗体(integrin α_vβ₃ monoclonal antibody), 偶联新型纳米材料——氧化石墨烯(nano-graphene oxide, NGO), 构建成一种新型纳米探针(NGO-mAb-FITC)用于靶向成像及光热治疗. 这种纳米探针具有主动靶向功能, 可识别α_vβ₃阳性表达细胞U87-MG, 但不被α_vβ₃阴性表达的人乳腺癌细胞(MCF-7)摄取. 通过异硫氰酸荧光素(FITC)共价修饰靶向配体, 使纳米探针(NGO-mAb-FITC)获得对肿瘤细胞的靶向成像作用. 同时, 利用氧化石墨烯在808 nm近红外激光照射下的光热转化性能, 使得特异性摄取NGO-mAb-FITC纳米探针的肿瘤细胞内部产生过高热(hyperthermia), 从而诱导肿瘤细胞热损伤及细胞凋亡. 实验结果表明, NGO-mAb-FITC能有效识别靶细胞, 为肿瘤诊断提供依据, 而利用氧化石墨烯的高光热转换性能, 为肿瘤治疗提供新途径, 并有望成为一种有潜力的新型靶向光热转换探针而用于肿瘤的成像诊断与光热治疗.     

第一性原理分子动力学计算核幔边界条件下Ni的结构和动力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学计算了在地幔与外地核(核幔)边界条件下Ni的结构和动力学, 发现在核幔条件(4000 K, 139 GPa)下, Ni是一种液态结构. 常压下液态Ni的原子排列主要是二十面体序, 在压强的作用下, 二十面体序有一个增加的过程, 当压强大于68 GPa后, 二十面体序的增强过程发生逆转, 大量的完整二十面体结构受到破坏, 缺陷二十面体急剧增加. 核幔边界条件下的液态Ni形成了一种由完整二十面体、缺陷二十面体、面心以及密排六方等其他原子排列方式并存的复杂结构. 我们计算了液态Ni的扩散系数, 其数量级大约为10^-9 m²/s, 与相应条件下Fe的扩散系数的数量级相同. 由于核幔边界条件下的高压作用, 液态Ni原子比常压和低压下的Ni原子扩散得更慢, 且在弛豫过程中出现了β弛豫.     

阿伏加德罗常数测量与千克重新定义

阿伏加德罗常数(N_A)是一个联系微观尺度和宏观尺度的基本物理常数, 它的精确测量可用于重新定义国际基本单位千克和摩尔, 因而有助于推动国际单位制的发展. 现代N_A 测量方法为X 射线晶体密度法, 它以单晶硅为材料, 通过测量其摩尔质量、宏观密度和晶格常量得到N_A, 该方法涉及到的关键技术包括单晶硅材料的生长、大尺寸单晶硅球加工、硅原子量测量技术、X 射线干涉术、精密光学干涉技术、超薄膜厚度及成份测量技术等. 本文综述了现代N_A 测量的研究进展、研究难点和未来的研究方向, 并以千克重新定义为例, 分析了N_A 测量研究在基础计量学领域的重要作用.     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

高传热和传质性能复合吸附剂的研发

为解决吸附剂强化传热和强化传质之间的矛盾, 以氯化钙和木屑为原料, 采用炭化活化造孔的方法强化传质, 通过加入膨胀石墨强化传热, 考察了炭化活化温度和膨胀石墨加入比例对复合吸附剂性能的影响. 宏观的吸氨性能测试以及微观的参数表征表明炭化活化法制备的吸附剂孔隙发达, 氯化钙含量高而且分布均匀, 强化了吸附氨气过程中的传质速率; 炭化活化温度对样品的氯化钙含量和结晶度, 吸附量以及吸附速率都有重要的影响. 膨胀石墨的加入强化了吸附剂的传热, 提高了吸附速率. 实验结果表明, 500℃温度下制备的吸附剂, 在膨胀石墨含量为30%时, 其在0.5 h内的吸附速率较快, 在吸附时间分别为10, 20和30 min时, 其吸附量达到0.37, 0.47和0.53 g/g, 而且解决了氯化钙吸氨过程中的膨胀结块问题.     

福辛普利钠预处理对缺血后适应大鼠心肌组织Toll样受体表达及炎症因子的影响

大鼠预先灌胃福辛普利钠, 观察其和缺血后适应(ischemic postconditioning, IPoC)对大鼠心肌缺血再灌注(ischemic reperfusion, I/R)损伤后心肌组织Toll样受体(toll-like receptor, TLR)表达及心肌组织炎症浸润的影响. 将60只SD (Spragu-Dawley)大鼠随机分为假手术组、I/R组、IPoC组以及福辛普利钠+IPoC组, 每组15只. 假手术组大鼠心脏前降支下置线不结扎; I/R组予以心脏前降支结扎30 min, 再灌注1 h; IPoC组给予心脏前降支结扎30 min, 后予以3次10 s的再灌注/缺血循环, 再持续灌注1 h; 福辛普利钠+IPoC组则预先给予福辛普利钠片0.9 mg/kg, 连续灌胃14 d, 于末次灌胃2 h后, 施以IPoC组的干预过程. 所有实验大鼠腹主动脉取血并分离出心脏组织. 比色法测定血清肌钙蛋白T (cardiac troponin T, cTNT)的含量, NBT染色测定大鼠左室心肌梗死面积, 酶联免疫吸附测定法测定心肌组织单核细胞趋化蛋白-1 (monocyte chemotactic protein-1, MCP-1)和肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平. 免疫组织化学方法测定心肌组织TLR2及TLR4的表达, HE染色观察心肌组织炎性细胞的浸润. 结果表明, 与I/R组比较, IPoC组大鼠心肌梗死面积明显缩小(P<0.01), 大鼠血清cTNT水平显著降低(P<0.01), 心肌组织MCP-1, TNF-α含量和炎性细胞浸润数量明显下降(P<0.05, P<0.01), 心肌组织TLR2及TLR4的表达被显著抑制(P<0.01); 与IPoC组比较, 福辛普利钠预处理可进一步降低IPoC大鼠心肌梗死面积(P<0.05), 心肌组织TNF-?水平也显著降低(P<0.01), 对心肌TLR2及TLR4的表达有进一步抑制(P<0.05). 血管紧张素转化酶抑制剂福辛普利钠预处理可加强IPoC对I/R大鼠心肌的保护作用, 其机理可能与抑制TLR介导的炎症信号通路和趋化因子反应有关.     

耐高温垂直取向FePt 连续薄膜的表面形貌与磁性

用磁控溅射法在加热到400℃的MgO(001)单晶基片上沉积了总厚度为25 nm 的[Fe(0.6 nm)/Fe_30.5Pt_69.5(1.9 nm)]₁₀ 多层连续薄膜, 总成分配比为Fe₅₀Pt₅₀. 然后对其在[500, 900]℃温度范围进行真空热处理, 分析了热处理温度对薄膜表面形貌、晶体结构以及磁特性的影响. 结果表明, 在加热基片上生长的FePt 薄膜, 层间已经发生扩散, 形成无序的A1 相. 经过700℃以上的高温热处理, 薄膜转变为具有(001)织构的L1₀相FePt 合金, 易磁化轴沿垂直于膜面的方向, 有序度大于0.85, 单轴磁晶各向异性能约2.7×10⁷ erg/cc. 利用扩散后残存的周期性微弱成分起伏, 可以使薄膜在800℃以下保持形貌连续. 用原子力显微镜对薄膜表面进行观察证实, 在780℃进行热处理, 薄膜的表面最平整. 这种优质的连续薄膜可以应用于微加工制作超高密度垂直磁记录阵列介质.     

青海昆仑山山口发现的细石器考古新材料

2009年考古学家在通往青藏高原腹地, 亦即藏北高原的昆仑山山口地区的野牛沟新发现了一处(海拔3800 m)早期人类活动细石器地点. 该地点尚有两处保存完好的火塘遗存, 对火塘灰烬进行AMS ¹⁴C测年, 其时代为7500 a BP左右, 这不仅意味着该地区细石器年代的确认, 同时也为普遍见诸青藏高原而又缺乏地层与断代的细石器地点提供了可靠的年代参照. 在火塘周边还发现一定数量的细石器, 包括细石核、石叶、刮削器以及用于加工石器的残石块. 石器的质料、组合以及类型等都反映出一定的权宜性, 结合火塘的临时性, 初步分析认为这是一处全新世早中期游动至此的、主要以采集狩猎为目的的随机性食物搜寻者的遗存.     

西北地区居民生活碳排放结构及其影响因素

为揭示西北地区居民家庭生活碳排放现状与规律, 基于家庭生活碳排放相关数据的调查, 综合利用《IPCC国家温室气体清单指南(2006)》、《中国温室气体清单研究》、投入产出分析方法和生命周期评价方法, 对西北地区居民家庭生活碳排放情况进行了评估分析. 研究发现: 西北地区人均生活碳排放只有2.05 tCO₂/(人 年); 生活碳排放主要来源于煤炭、电力和食品消费, 化石燃料消费所产生的直接碳排放占39.29%, 电力等家庭消费活动所产生的间接碳排放占60.71%; 生活碳排放主要受地理环境、家庭规模、经济收入、年龄结构等因素影响, 不同省区和城乡人口之间的排放量存在一定差别.