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硫酸盐气溶胶是人类活动产生的二次无机气溶胶的主要类型之一，在大气中的生命周期较短，可造成显著的局地污染和气候影响，并进一步通过大气输送和气候响应造成全球效应。虽然已有研究表明气溶胶空间分布不均匀会对气候造成复杂的影响，但其主要针对生产活动引起的气溶胶气候效应，尚未对消费活动伴随的气溶胶所产生的气候效应（温度、降水等）开展定量评估。
量子信息与拓扑物理是量子力学衍生出来的两个重要学科分支，其中量子纠缠态与拓扑相既是基础物理研究的核心内容，也是前沿技术发展的关键物理资源。量子纠缠是量子计算、量子模拟和量子通信等应用的关键资源，约20量子比特的量子纠缠态均已在光子、超导、离子和原子等体系中实现；然而，量子纠缠对量子器件加工、量子器件调控等过程中存在的完美性，提出了苛刻的实验要求，使得量子技术在走向实际应用的过程中面临着诸多挑战。另...
自然界目前已知有四种基本相互作用，包括引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。其中，构成世界的质子、中子以及原子核的质量主要来源于强相互作用，理论上可以通过格点量子色动力学（格点QCD）精确计算来获得。除质子、中子外，随着加速器装置和技术的进步，实验物理学家在加速器对撞产物中发现了多个参与强相互作用的粒子，统称强子。这些强子的质量还有一小部分来源于电磁相互作用；电磁相互作用尽管比强相互...
以神经网络为代表的类脑人工智能技术正深刻影响人类社会。但目前运行神经网络计算的硬件系统依然基于传统硅基运算器与存储器，能效远低于人脑。研发具有神经形态模拟功能的类脑器件，如神经网络硬件系统的核心器件——电子突触，是进一步推进人工智能发展的重要途径之一。为执行复杂的人工智能任务，神经网络硬件系统对电子突触器件提出了诸多苛刻要求，如：非易失电导态数目（用于模拟脑突触的连续可调性）大于100，非线性度小...
量子纠缠实现高效率“提纯” 未来可支撑高速量子通信
量子通信 量子纠缠 纯化效率
2022/1/8
量子通信能够感知窃听，可为国家信息安全提供保障。但是量子通信在传输时，会受噪声影响而退化，这不仅严重影响通信质量，同时还威胁通信安全。为了保证量子通信准确无误，能不能对被噪声“污染”的量子纠缠进行高效率“提纯”呢？
近日，北京大学物理学院现代光学研究所、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心、“极端光学创新研究团队”王剑威研究员和龚旗煌院士课题组与合作者在光量子计算芯片研究中取得重要进展。面向通用量子计算的应用，联合研究团队在硅基集成光量子芯片上实现了八量子比特簇态量子计算模型机，验证了量子纠错编码对量子计算性能的提升具有重要作用，相关研究成果发表于《自然·物理》（Nature Physic...
在砷化钽（TaAs）晶体中，由于对称性破缺会产生手征外尔点。当投影于晶面后，会形成连接不同手征外尔点且受晶体拓扑性保护的非闭合费米面—费米弧，如图（左）所示；此时的晶面具有费米弧拓扑态，例如(001)晶面，而(110)晶面上由于不同手征外尔点会投影于晶面的同一点，因此不确定是否具有这种费米弧拓扑态。实际上，TaAs晶体中还存在(112)、(114)等可能被解离或易于在晶体表面表现的晶面，但人们对这...
北京大学物理学院刘开辉课题组在绝缘衬底上晶圆级二维单晶制备新机理研究中取得重要进展（图）
硅基芯片 绝缘衬底 晶圆级 二维单晶
2021/11/16
近年来，随着传统硅基芯片制程不断缩小且集成度不断提高，短沟道效应和热效应日趋显著，现有电子器件的运行速度和性能已接近硅基材料极限，对新型材料及器件的探索与研究显得尤为关键。二维材料具有超快响应速度、高电子迁移率等优异的物理特性和完备的电学功能；同时，由于其天然具备原子层极限厚度和平面结构，与当代微纳加工工艺相兼容，有望推动新一代量子材料技术应用的变革。与硅基芯片依赖于晶圆级单晶硅锭制备相似，实现二...
中国科学技术大学物理学院杨益东团队CT成像方向取得重要进展（图）
CT成像 医学物理 人类健康
2021/11/8
CT成像全称“x射线计算机断层成像”，广泛应用于疾病诊断和图像引导的治疗。中国科学技术大学物理学院医学物理实验室杨益东团队近期连续在锥形束CT和能谱CT成像方面取得重要进展，成果相继发表在医学物理领域的著名期刊Medical Physics上。不同于传统诊断CT常用的扇形束扫描结构，锥形束CT采用大面积锥形x射线束扫描，扫描一圈即可获得需要扫描的患者部位的三维结构图。其原理是x射线围绕患者从各个角...
PM2.5（空气动力学粒径小于2.5 μm的颗粒物）是一种主要的大气污染物，严重危害人体健康。世界卫生组织估算全球PM2.5污染每年造成数百万人过早死亡（指死亡年龄低于预期寿命），成为诸多国家亟需解决的重大环境问题。活性氮（Reactive nitrogen; Nr）排放，包括氨氮（NH3）和氮氧化物（NOx），是造成大气PM2.5污染的重要排放来源，它们与二氧化硫（SO2）一起在大气中通过化学转...
广西大学物理科学与工程技术学院博士研究生杨星等人发现GRB200716C是引力透镜效应的研究论文被ApJL接收发表（图）
伽玛射线暴 天体物体 透镜效应 GRB 200716C 中等质量黑洞
2021/10/25
伽玛射线暴是发生在宇宙学上、短时标内释放巨大能量的一种爆发现象。当一个致密、大质量的天体物体位于观测者和爆发源之间时，由于天体物体强大的引力作用，会使得伽玛暴发射的光子在经过大质量天体物体时其运动轨迹发生弯曲，我们称之为引力透镜效应。在观测者方向来看，引力透镜会放大并产生两幅不同的源图像，但透镜过程不会改变光子能量，因此所有源图像应该具有相似的光变轮廓和相同的光谱。我们发现GRB 200716C的...
快速射电暴是发生在宇宙空间中的毫秒射电爆发现象，他们的物理起源至今仍然是一个谜。快速射电暴分为重复暴和非重复暴两类。论文提出了产生重复快速射电暴的新机制，即在包含一颗致密星（黑洞或者中子星）和一颗恒星的双星系统中，致密星吸积伴星物质产生相对论性的磁化喷流，喷流与伴星的星风发生相互作用产生磁化激波，磁化激波的波阵面中的电子群绕磁场运动发生同步脉泽辐射。这个过程产生的同步脉泽辐射频率正好在GHz附近，...
伽玛射线暴GRB 101225A多波段光变曲线非常奇特，其起源一直存在争议。研究小组提出该暴由一个大质量、具有显著进动的磁星所驱动，由于偏离伽玛暴喷流轴线而没有探测到伽玛暴本身，观测到的软伽玛射线和X射线来自磁星的磁偶极辐射。他们发现该暴后4900秒到7500秒的X射线耀光变存在准周期（QPO）信号。通过考虑磁星的进动，假设磁星自旋变慢主要由引力波辐射占主导，其整个伽玛射线/ X射线光变和QPO特...
中国科学院工程热物理研究所薄壁转子结构动力学特性研究进展（图）
薄壁结构 转子不平衡量 气动力 鼓筒式转子
2021/10/21
薄壁结构因低质量、高强度等结构特点，广泛运用于航空发动机和燃气轮机等旋转机械中。旋转机械运行过程中受到转子不平衡量和气动力等引起的激励作用，当激励频率与薄壁转子固有频率相同时，薄壁转子发生共振。为保障航空发动机和燃气轮机安全，提高可靠性，旋转薄壁壳体工作范围内必须避免共振。大量研究发现，转动引起的离心力，以及壳体变形速度矢量与转动速度矢量存在夹角引起的科氏力，使得薄壁转子具有独特的转子动力学特性。...
在镉基核壳结构量子点研究领域，量子点核壳结构的判定及其界面位置的精准确定一直是个难题。本研究工作结合高分辨像、高角环形暗场像和X射线能量的元素面扫描，对CdSe@CdS量子点的核壳结构进行了表征，识别了具有不同CdS壳层厚度的CdSe@CdS量子点的界面。通过测量单个量子点不同区域晶面间距的变化，在原子尺度上确定了CdSe@CdS核壳结构量子点的界面位置，实现量子点界面的精准判别。该研究为具有相同...