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郭光燦院士團隊在基于人工合成維度的量子模擬方面取得重要實驗進展。該團隊李傳鋒、許金時、韓永建等人將攜帶不同軌道角動量的光子（又稱為渦旋光子）束縛在簡并光學諧振腔內，通過引入光子的自旋軌道耦合人工合成了一維的拓撲晶格，為拓撲量子模擬開創(chuàng)了一種新的方法。

電子模擬功率負載是一種利用電力電子技術、計算機控制技術及電力系統(tǒng)技術設計實現(xiàn)的。用于對各種直流電源進行考核實驗的實驗裝置，主要作用是替代傳統(tǒng)的實際耗電方式運行的電阻型功率負載進行相關的功率實驗，與電阻型負載相比它有以下的優(yōu)點：在完成測試功率實驗的前提下，將待試設備的輸出能量反饋到電網(wǎng)，節(jié)約了能源，不產(chǎn)生大量的熱能，避免了試驗場所溫度升高。并且具有如下幾項特點： 1.不需體積龐大的電阻箱及冷卻設備，節(jié)約了安裝空間。體積小，重量輕。 2.模擬的功率連續(xù)可調，使用范圍增加。 3.采用能量回饋方式，試驗場所不必配備大容量的電源，降低了供電容量的開支。 4.反饋的電能可設為超前無功的形式，對電力系統(tǒng)進行功率因數(shù)補償。 應用范圍與市場前景： 該電子模擬功率負載可普遍應用于通訊電源出廠試驗、各種整流柜出廠試驗、牽引動力試驗、大功率充電電源試驗、蓄電池放電試驗、電機出廠試驗、柴油機汽油機出廠試驗、汽車動力性能試驗、電解電鍍電源出廠試驗等場合。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源的要求及試驗自動化的要求越來越高，工業(yè)、交通等場合越來越需要大功率試驗手段，能源的緊缺使得能耗的費用也越來越高，基于節(jié)約能源減少開支和試驗自動化的要求，該裝置將有廣泛的應用前景。 經(jīng)濟效益分析： 設備投資用所節(jié)約的電費在一至兩年內收回；若考慮使用該設備后節(jié)省了供電容量、減少了安裝空間的費用，設備的投資將在一年內收回。 以50kVA的試驗設備為例，通訊電源的出廠試驗要求有72小時的連續(xù)運行，若該設備在全年內用足80%的時間，該機效率為90%，可節(jié)電50（kW）×360（天）×24（小時）×80%×90%=311040度，以每度0.5元計，一年節(jié)約電費15.5520萬元，若以每臺設備25萬元計，大約一年半的時間可收回設備投資，若再綜合考慮到電網(wǎng)容量的節(jié)約及安裝場地的減少，則可在一年內收回設備投資。

強關聯(lián)體系中的巨大電子庫倫相互作用能夠誘導產(chǎn)生豐富奇異的量子多體物態(tài)，包括非常規(guī)超導、莫特絕緣體、維格納晶體態(tài)、非費米液體、量子自旋液體等。

若將氧化物變薄到乃至單層，其表面自由能受基底金屬的調制會向金屬表面自由能靠近（化學勢的混合），此時沉積在薄層氧化物上的金屬就有可能處于高分散狀態(tài)。研究人員在 Cu(110) 單晶表面生長單層 CuO 薄膜，再沉積鉑 (Pt) 金屬原子，得到 400 K 以上熱穩(wěn)定的 Pt 單原子模型催化劑。若將氧化物層厚度增加，相同沉積量的 Pt 原子則在室溫下便會團聚，形成金屬團簇。這種負載型金屬單原子模型催化體系的制備方法簡單易行，不需要通過吸附分子或者嵌入晶格來穩(wěn)定金屬單原子。

量子通信主要涉及量子密鑰分配( QKD)、量子安全直接通信(QSDC) 、量子秘密共享( QSS) 等3個方面。通信雙方以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學相關原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發(fā)雙方之間安全地、無泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機密信息的通信技術。量子秘密共享旨在對重要的密鑰進行安全保護，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復出真實的密鑰。

提出一種如下圖所示能克服光子側向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結構，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%。? 該“射燈”結構量子光源的實驗制備難度極大，因為它要求三大核心微納制備技術：厚度160nm左右且內有量子點的薄膜轉移技術；定位精度小于10nm的量子點光學精確定位技術；環(huán)形槽寬度制備精度小于5nm的高質量牛眼微納結構制備技術。為實驗制備出這一性能優(yōu)越的量子光源，王雪華教授團隊自2013年開始，從零起步，堅持不懈，不斷探索，先后發(fā)展和掌握了上述三大核心微納制備技術，在國際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對源

中國科學技術大學潘建偉及其同事徐飛虎、張強，與清華大學馬雄峰、多倫多大學Hoi-Kwong Lo等，應邀在囯際物理學權威綜述期刊、美國物理學會的《現(xiàn)代物理評論》上發(fā)表題為“基于現(xiàn)實器件的安全量子密鑰分發(fā)”的長篇綜述論文。該論文系統(tǒng)闡述了量子密碼的原理、理論和實驗技術，并指出，經(jīng)過全球學術界三十余年的共同努力，現(xiàn)實條件下量子密碼的安全性已經(jīng)建立起來，尤其是測量器件無關等量子密鑰分發(fā)協(xié)議的提出，徹底關閉了量子密碼在物理實現(xiàn)過程中可能出現(xiàn)的安全性風險，為實

研究了二維二聚化量子自旋系統(tǒng)，通過理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發(fā)現(xiàn)在交錯狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數(shù)具有新奇的非單調尺寸標度行為。他們通過在有限尺寸標度理論中引入兩個驅動場，同時進行大尺寸的計算分析，成功地解釋了非單調的量子蒙特卡洛結果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統(tǒng)的相變仍然屬于O（3）普適類，適用于量子-經(jīng)典對應理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個驅動場導致的新奇標度行為，需要采用正確的標度理論才會得到正確的結果。在論文中，他們還創(chuàng)造性地提出多參數(shù)聯(lián)動-高階擬合方法，能極大地提高數(shù)據(jù)準確度，可以用在不同體系的數(shù)據(jù)分析中。

本技術提出了基于多尺度理論模擬結合深度機器學習的一整套解決方案，即利用先進多尺度模擬方法精準解析SEI原子結構，建立新一代SEI模型，闡明SEI結構和形成機制，完整構建SEI與電池性能之間的內在聯(lián)系，定向設計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、技術分析 隨著智能手機、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，鋰離子電池（Lithium Ion Battery, 簡寫為LIB）已經(jīng)成為最成功的電化學儲能設備之一，并從根本上影響并改變了人們的日常生活方式。隨著制造工藝的逐步成熟，LIB的能量密度已經(jīng)接近其理論極限。另一方面，可移動電子設備的快速普及和汽車電動化的蓬勃發(fā)展也不斷要求開發(fā)具有更高能量密度的充電電池以滿足實際使用的需求，而最先進的LIB依然無法完全滿足上述需求。因此，尋找更高能量比的鋰電池電極材料，加快下一代新型鋰電池關鍵技術的相關研究，已成為制約鋰電池技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展進步的關鍵問題。鋰金屬電池的能量密度雖足以達到下一代電動車的要求，但其自身的穩(wěn)定性仍令人擔憂，這主要是因為Li金屬的反應活性過高，其幾乎可與所有的電解液均能自發(fā)地發(fā)生化學反應。在電池的運行過程中，Li電極和電解液之間通過自發(fā)化學反應和電化學反應導致了固體電解質界面（solid electrolyte interphase，SEI）的形成。當所形成的SEI結構不均勻時會誘發(fā)電池體積膨脹，此外，充放電過程中鋰的不均勻沉積會導致鋰枝晶的形成，鋰枝晶的不規(guī)則生長會刺穿SEI，導致SEI膜發(fā)生破裂，并產(chǎn)生死鋰，降低鋰金屬電池庫倫效率；更嚴重的是，鋰枝晶的不斷生長會刺穿隔膜，造成電池內部的短路，導致火災和爆炸等安全事故，大大縮短了電池的使用壽命，嚴重阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此，SEI對LMB的性能具有至關重要的影響。良好且穩(wěn)定的SEI可以阻止（或者大幅度減緩）負極界面上反應的持續(xù)發(fā)生，起到保護Li電極的作用。針對下一代高穩(wěn)定性鋰金屬電池設計中存在的關鍵問題，結合國際研究進展與本團隊前期研究基礎，我們提出了基于多尺度理論模擬結合深度機器學習的一整套解決方案，即利用先進多尺度模擬方法精準解析SEI原子結構，建立新一代SEI模型，闡明SEI結構和形成機制，完整構建SEI與電池性能之間的內在聯(lián)系，定向設計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。本方案已形成完整的工作流，相關自動化軟件已開發(fā)完成并交付使用，且具有完全的自主知識產(chǎn)權，可用于國內外上游電池生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)積累原始電池性能數(shù)據(jù)，大范圍篩選有效電解液組分，指導下一代高能量密度鋰電池研制。 我們的技術優(yōu)勢與創(chuàng)新主要表現(xiàn)在： 1）首次在電池體系中實現(xiàn)了QM與MM的混合模擬與混合加速； 2）在電池體系模擬中實現(xiàn)了開放電子體系對電化學反應的熱力學和動力學預測； 3）在保證精度的前提下，實現(xiàn)了在納米尺度上對真實的實驗SEI結構直接模擬； 4）通過耦合深度機器學習，實現(xiàn)了電解液組分大范圍篩選與性能優(yōu)化。