量子文定仪

美国《科学》杂志16日公布了该刊评选的2010年十大科学进展，一种在量子范围内运作的机械装置荣登榜首。　　在这一装置发明前，所有人造物体的移动都遵循经典力学法则。而今年3月，美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的物理学家安德鲁·克莱兰德、约翰·马丁尼斯等人利用一个0.0002毫米见方、由金属片包裹的石英晶片设计了一种精巧装置，其运动方式只能用量子力学来描述。这项研究成果当月17日发表在英国《自然》杂志上。　　科研人员期望有朝一日能在量子水平上完全控制一种物体的振动，上述成果帮助研究者在这一方向上迈出了关键一步，这种控制人造装置运动的新技术将允许科学家操控那些极小的运动，这与他们现在对电流和光粒子的控制很相似。这种能力可能会导致光量子态控制器、超敏感力探测器等新装置的出现以及最终对量子力学界限的研究。　　其他9项进展包括：　　合成生物学：一个美国研究小组5月20日报告说，他们合成了一个人工基因组，并用它使一个内部被掏空的单细胞细菌“起死回生”。这是首个完全由人造基因指令控制的细胞，它是人造生命研究历程中的关键一步。研究人员预计，定制的合成基因组将来可用于生物燃料、医药制品或化学制品的生产工艺。　　尼安德特人基因组：研究人员对约4万年前生活在克罗地亚的3个女性尼安德特人的骨骼做了基因组测序。这种对DNA降解片段进行测序的新方法，使专家得以首次对现代人基因组和尼安德特人的基因组进行直接比较。　　艾滋病病毒预防：科学界今年在艾滋病病毒预防领域取得重要进展——一种含有抗艾滋病病毒药物泰诺福韦的阴道凝胶可使女性感染该病毒的风险降低39%，另一种药物可使男同性恋者和通过变性手术告别“男儿身”者感染艾滋病病毒的风险减少43.8%。　　外显子测序与疾病基因：通过只对某一基因组中的外显子基因序列进行测序，研究人员发现至少导致12种疾病的基因突变。　　分子动力学模拟：研究人员用超级计算机跟踪观察一个正在折叠的蛋白质中的原子运动，这种跟踪观察的持续时间能比过去任何一种方法延长至少100倍。　　量子模拟器：量子模拟器能帮助研究人员较快速地解答凝聚态物理学中的某些理论问题，并可能有助于最终揭开物质超导性等领域的谜团。　　下一代基因组学：更快更廉价的测序技术使人们能够对远古和现代的DNA进行大规模研究。　　核糖核酸的重新编程：重新编程细胞，也就是把细胞的发育时钟“往回拨”，使它们的“表现”如同胚胎中的非特异性“干细胞”，是研究疾病和发育的一种重要途径。今年，研究人员找到了一种用合成核糖核酸来完成这一研究的新技术。与以往的方法相比，采用这种新技术的“回拨”速度要快两倍，效率要高100倍，在治疗应用方面可能更为安全。　　大鼠的回归：小鼠是科学研究中的最主要实验动物，但研究人员其实更希望使用大鼠。大鼠实验操作起来相对更容易，大鼠在解剖学上与人类更相似，但现有的准确关闭特定基因的研究技术对小鼠适用，却对大鼠无效。为解决这一矛盾，科研人员在今年开展了一系列研究，其结果有助于关闭大鼠的某些特定基因，从而有望让大鼠大批进入实验室。　　上述十大进展榜单将刊登在17日出版的新一期《科学》杂志上。

科学界认为，量子通信具有远远超过传统光纤网络的优势，但由于量子的不稳定性，目前还无法做到使其在网络中长时间传输。据美国科学杂志近日报道，加拿大和德国科学家日前在超低温环境下成功制造出了一种量子记忆体，这对于量子的稳定传输具有重大意义。此项研究由加拿大卡尔加里大学和德国帕德博恩大学的研究人员联合展开。科学家发现，在具有量子纠缠现象的光量子之间，即使相隔相当遥远的距离它们仍保持有特别的关联性，即当其中一颗光量子因被操纵(例如量子测量)而状态发生变化时，另一颗也会即刻发生相应的变化。与光纤网络相似，通过纠缠态粒子在量子网络上传输的信息需要“住”的地方以进行复杂计算或构建高尖端网络，就像电脑内存一样。研究人员使用一种掺杂稀土离子并冷冻至华氏-454度(约-270摄氏度)的铌酸锂晶体，成功实现了存储和再现纠缠态光量子，也就是说，他们已经制造出了一种量子记忆体。研究人员表示，虽然和我们传统的电脑及网络功能的复杂性相比，这种存储和再现单个光量子的能力看上去还相当简陋，但这确实是实现不会泄密的通信系统以及建造超高速高能量子计算机之路上的首个巨大进步。

科技日报 2012年06月09日 星期六 本报华盛顿6月7日电 （记者毛黎）全球著名的人造钻石超材料生产商六元素公司（Element Six）7日表示，美国哈佛大学和加州工学院以及德国马普光量子研究所合作，利用该公司获得的单晶体人造钻石，创下了室温量子比特存储时间超过1秒钟的新纪录。这是人类首次实现用一种材料在常温下将量子比特存储如此长时间。 研究人员认为，人造钻石系统的多能性、稳定性和潜在的延展性有望让其在量子信息科学和量子传感器领域开拓新的应用。六元素公司位于英国阿斯科特的人造钻石研发小组用化学气相沉积技术开发出新的人造钻石生长工艺。公司创新主任斯蒂芬·库伊表示，人造钻石科学领域发展迅速，新钻石合成工艺能将杂质控制在兆分之几，这是真正的纳米工程化学气相沉积钻石合成技术。 参与合作的哈佛大学物理学教授海尔·鲁金表示，六元素公司独特的人造钻石材料是研究获得进展的核心，常温下单个量子比特存储时间超过1秒是一项十分令人兴奋的成果，它是初始化、存储、控制和测量4项需求的结合。新发现有望帮助人们开发新的量子通信和技术，在近期则有助于研发新的量子传感器。 量子信息处理涉及操纵人造钻石中单个原子尺寸的杂质和探讨单个电子自旋量子特性，新的研究成果代表着量子信息处理的最新发展。在量子力学中，电子量子自旋（量子比特）可以同时是0和1，此特性提供了量子计算的框架，同时也提出了更直接的应用，如新的磁传感技术。 总编辑圈点 谁会对1秒钟锱铢必究呢？但从量子的标准来看，这算是很长一段时间了。在量子计算的构建过程中，长期以来人们都只能局限在数公里的范围内利用量子点传输量子信息，而如果一种材料能做到捕捉、较长时间的稳定存储住继而转发信息，也就意味着扩大了量子网产生作用的区域。更何况，很多物质的量子态都要求接近绝对零度，能在室温下操作量子比特，尤显珍贵。