人们的导航技能正在退化

正罗杰·麦金利(Roger Mc Kinlay)是一名卫星通信和导航顾问,在英国的莱瑟黑德市工作。曾任皇家航海学会会长、英国泰利斯公司工程主管,现在仍是英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)量子技术战略顾问委员会委员。他认为:自动导航设备正在侵蚀人们天生的导航能力。1984年,我所在的团队正在开发卫星导航系统的一种接收器。经过数周的调试,随机数字信号模模糊糊地选定一个地址,我们拿过一张地图,标出     

北极到底怎么了?

<正>磁极正在偏转,而且偏转得比以往更快。为了弄清原由,我们必须探究地球的中心。你能否指出北极?几乎不可能。即使你有罗盘在手,你也可能轻易弄错。假如你在加利福尼亚,你的罗盘指针也许会偏差整整18度。"你需要考虑到这一点,就算你只是在徒步旅行,偏差可能就是往左走和向前走的区别。"威廉·布朗(William Brown)在英国地质调查局说道。因为磁场的局部扭曲,你的罗盘可以丢弃;不仅如此,磁     

谷歌实现了什么？

<正>2019年10月23日,英国《自然》杂志正式发表了谷歌公司一篇声称首次实现"量子霸权"的论文,可谓"一石激起千层浪"。"量子霸权"是量子计算研究中的一个术语。如果量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过了传统计算机,那么就被认为实现了"量子霸权"。谷歌公司首席执行官孙达尔·皮柴在接受媒体采访时说,此次成果在量子计算发展史上的地位,可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。有     

光子:无所不能的探秘者

据英国《新科学家》杂志报道,美国科学家最近发现,量子中有一种被称为“缠绕”的特性,可以被应用来制作量子立体全息图。量子中有一对相互缠绕的光子,不管其相距多远,总是相互反映对方的状况。量子立体全息图正是运用量子这一幽灵般的特性,使我们得以看到隐藏着的事物的三维形象。     

用量子点营造奇幻色彩

<正>如果去电器商场逛逛,那么我们就不难发现近年来出现了一种名为“QLED”的电视机。所谓QLED电视机,即量子点发光二极管液晶电视机。正是这个“量子点”的相关研究,让三位科学家获得了2023年诺贝尔化学奖,他们分别是阿列克谢·叶基莫夫、路易斯·布鲁斯和蒙吉·巴文迪。其中,叶基莫夫和布鲁斯各自独立地合成量子点,巴文迪则开发了一种被广泛应用的量子点生产方法。     

美国国家量子倡议:从法案到行动

<正>虽然量子信息科学技术(QIST)是基于许多学术界所熟悉的基本物理原理,但对实际制造可靠量子设备的许多工业和工程人员来说仍然是陌生的。近年来,QIST的工业投资大幅增长,但该领域还处于萌芽阶段,量子技术的建设面临着巨大的技术挑战。这种机遇、需要和挑战的结合表明,各国政府将在发展QIST及其生态系统以及为社会利益转化相应的科学技术方面发挥重大作用。我们简述了一     

一脚踏进量子计算圈

<正>"他们使中国科学技术大学,乃至整个中国,牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。"一段来自国外媒体的高度评价,不得不让我们再次审视一个十分高端的项目——"利用测量器件无关量子密钥分发解决量子黑客隐患"。这是一个由中国科学技术大学潘建伟院士及其同事张强、陈腾云与清华大学马雄峰等组成的联合研究小组,在近期取得的最新研究成果。该研究旨在通过量子通信技术这一根本性手段保障信息安全,而主攻方向就是完善量子密钥的分发方案。     

多层级量子密码城域网

由量子力学基本原理保证无条件安全的量子密码技术以及网络架构和应用模式研究是其实用化进程中的关键环节. 以“法拉第-迈克尔逊”量子密钥分配系统作为基础设备, 构造了一个多层级量子密码网络. 该网络应用了量子路由器、光开关和可信中继技术3种主流组网技术, 通过芜湖市电信商用光纤, 连接了包含5个政府部门在内的7个用户节点. 该网络可以满足电子政务所需的视频、音频、文字、文件等多种数据的量子保密传输, 向量子密码实际应用迈出了关键的一步.     

微型太阳能电池可以让衣服给手机充电

正英国科学家开发出一种使用"微型太阳能电池"的技术,该技术允许穿戴者在行动中发电并对手机和智慧手表等进行充电。一种"跳蚤般大小"的电池,可以嵌入纱线中,然后编织成纺织品。它们长度3毫米,宽度1.5毫米,采用树脂黏结,可以像其他任何形式的衣服一样洗涤和耐磨损。     

“自然论坛”

正"自然论坛"第28讲全球量子通信网络及未来趋势量子信息科学与技术使量子通信成为可能。论坛嘉宾、中国科学技术大学的陈宇翱教授着重介绍了我国在实现全球量子通信最终目标方面取得的一些进展。我们已经建立了一个可靠的、超过2000 km光纤连接的中继骨干网,通过济南和合肥连接北京和上海。目前,银行、证券和保险公司正在试用中。过去10年,我们一直在为卫星量子通信进行系统的地面测试。我们的努力最终确保了国际上首颗量子科学实验卫星"墨子号"的成功发射,以及三大科学任务的完成。最后指出量子通信领域未来的发展趋势。     

量子密码系统

一种利用量子物理学定律来使通信内容绝对保密的密码通信系统,在其走向现实应用的道路上迈出了重要的一步。今年1月,英国电报公司将一密码通信在一条光纤上传输了10公里远。而在这之前,人们用这种称为“量子密码”的技术只能将密码传输几个厘米的距离。这种量子密码技术有着显然的应用价值,比方说军事通信、银行间的电子转帐以及其他保密联络。这家公司的研究人员说,他们展示的通信系统还只是一个粗糙的系统,即使如此,它也能将密码传至几十公里远;但要把这种系统应用到商业通信网络上,还需要一段     

大脑内置罗盘使盲眼老鼠通过迷宫测试

正一些动物例如鸽子,生来带有内置的罗盘系统。而其他动物,目前看来,也可以通过人工"改装"添加罗盘。日本研究人员已研制出数字罗盘,类似于智能手机中的那种,并将其接入盲眼老鼠的大脑。这些老盲眼鼠学会了利用罗盘在迷宫中寻找食物,表现得几乎和可以看见周围情况的正常老鼠们一样好。视觉对于了解周围环境,进而形成一种感官识别能力至关重要。没有视觉的盲人,当他们试图融入一个新的空间环境时会感到非常吃力。研究人员想知道,感知地磁信号是否     

新型量子位问世

正澳大利亚新南威尔士大学的科学家最新开发出一种新的量子位,其量子叠加态稳定性比此前提高了10倍,有助于开发更可靠的硅基量子计算机。量子计算机的计算速度和计算能力有赖于量子系统对叠加在一起的多个量子进行同时处理的能力,它可以让量子计算机进行高效率的并行计算,并对诸如巨大数据库的搜索等问题具有强大的处理能力。该研     

本期内容简介

<正>大自然是天才的材料设计师与灵感源泉。对处于自然界"军备竞赛"中生物的典型天然武器的研究,促进新型仿生人造材料、器件与装置研发方面应用。《自然界"军备竞赛"中的材料科学》一文对此予以介绍和探讨。《给DNA甲基化检测装上GPS,看肿瘤细胞如何变花样》一文介绍了复旦大学于文强课题组独立研发的全基因组DNA甲基化检测方法及应用。量子调控是在认识量子现象和规律的基础上,通过开发新材料、构筑新结构、     

黄金“指纹”

据英国《泰晤士报》报道,南非一家采矿公司最近开发出了一种新型的黄金"指纹"鉴定技术,可以准确的查出一种黄金产品究竟是在哪个矿开采出来的,被盗窃的黄金今后再也不会无处查寻了。而且还不止于此,这一技术还能够帮助历史学家们发现古代黄金的产地,确定数千年前的贸易通路。英美公司在约翰内斯堡的实验室开发出的这项新技术,使得他们可以通过一种特殊的技术鉴定黄金的"指纹"。这项技术就是发射一束激光,使很细微的一部分黄金样品蒸发,并且把蒸发出来的气体吸入到质谱测定仪中,这样就能够发现多达131种不同的同位素是存在还是不存…     

密不透风防“黑”网

<正>斯诺登的出现,让我们清楚地意识到:"窃听风云"绝不仅仅是一部电影这么简单。而大数据时代的到来,愈发体现出保护信息安全、私密的重要性。小到个人,大到国家,谁都不希望自己好似赤身裸体般活在这个地球上。那么,究竟怎样的技术手段才能真正保障信息安全呢?如今看来答案很简单:量子通信技术。从理论上说,量子通信网络是无法被攻破的,任何试图拦截加密密钥的行为都会改变量子数据的物理状态,进而触发通信程序警报。因此,量子通信网络也被认为是密不透风的防"黑"网。     

更加安全的量子密码技术

在IBM的华生实验室里,量子计算领域的创始者之一班奈特根据量子力学的原理,正在发明一种新的加密技术———量子密码技术,这一技术将使未来的密码使用更安全。在这个实验里,他们让光子在一个昵称为“马莎阿姨的棺材”的光密盒里走了30厘米。光子振荡(偏振化)的方向,代表一连串量子位里的0与1。量子位是构成密码的“钥匙”,可以对信息加密或解密。窃听者之所以刺探不到“钥匙”,是由于海森堡的测不准原理——这是量子物理的基础之一。当我们在测量量子态的某个性质时,会使另一个性质受到扰动。在量子密码系统里,任何窃取者在偷看光子束时都…     

这些成为国家名片的中国技术

<正>以前说起"日不落",人们想到的是英国,如今,这个名词有了新的涵义——中国先进技术。一批来自中国的先进技术,借"一带一路"深入东南亚、印度、中东、非洲、欧美,成为中国新的国家名片。正是这些技术,让中国摘掉了"价格优势"的帽子,用世界最前沿的技术让外国小伙伴点赞,"这些技术确实改变了我们的生活"。你知道这些国家名片都有哪些吗?     

让光子在空间起舞:星地量子通信的原理与应用

正量子通信是一种以量子为信息载体,并利用其特性来实现信息传递的全新通信方式。它具有绝对保密和高效率等优点,近年来已迅速成为国际信息科学的研究热点,中国也正在该领域悄然崛起。随着当今世界信息技术的迅猛发展,以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限,而以量子效应为基础的量子通信,则正在逐步成为引领未来科技发展的重要领域,即将开启一次新的技术革命。量子通信是一种利用量子力学基本原理、量子系统特有属性以及量子测量方法来实现信息传递的通信技术。目前     

探索两个世界的分界线

据英国New Scientist，2006，191（2569）：8报道，虽然海森伯不确定性原理限制实验工作者对量子世界的探知．但一国际物理学家小组却拟利用此原理来探索物质出现量子怪异行为的临界点．也就是经典世界与量子世界的分界线。