生物量子仪

有没有老师有土壤微生物量碳和微生物量氮的标准啊，我这边查不到

有没有老师知道土壤微生物量碳和微生物量氮的国家标准啊，目前就找到了化学品土壤的标准，有没有适用于土壤的标准啊，

大家好，我是在一家水务公司上班，现在要上深度处理工艺，要开发生物量这个项目，你们是怎么测这个项目的，有标准吗

一般测定土壤微生物量生物量碳，样品需要在4℃保存，但如果放到-20℃保存测定的结果会怎样呢？

微生物生物量碳氮采用氯仿熏蒸的方法，看方法中样品前处理说“在密闭的装置中培养一周，预培养后的土样最好立即分析，也可方在低温下（2～4度）保存”，请问采了土样后一定要预培养吗，我采样后低温保存，到时候直接测定对结果影响大吗？

教科书里要求，土壤微生物生物量碳氮的测定要求使用鲜土样。出过野外的人都清楚，采集的鲜土壤往往不能及时的测定，于是怎么保存这些土壤样品成了问题。如果采集的鲜土样不能及时（达到1一个月时间）测定土壤微生物生物量碳氮，是冷冻保存还是冷藏保存呢，请说说你的见解!（有奖讨论）

我现在在做用熏蒸方法测微生物生物量碳的研究，请问谁做过，能不能指点我一下，做的人可以跟我联系，wangmengwm0310@126.com.万分感激！

在用生物脂磷法测定生物量时应注意哪些问题？最后测吸光度时30mm的比色管能换成10mm的吗？

土壤微生物量测定的最佳方法是什么啊?

测定土壤微生物生物量氮的常规方法太麻烦了，而且我们没有相关仪器操作不起来！查到几篇文章用比色法测定土壤微生物氮的文章，但内容太简略了，没有介绍吸光值与土壤微生物生物量氮之间的转换关系，请大侠帮忙了，毕业将至非常着急！万分感谢！

用紫外分光光度计测定土壤中微生物生物量N时，已经用空白较零了，吸光度为什么还是负值？

[font=宋体][font=宋体]发帖人：爱就上吧[/font] [/font][font='Times New Roman'][font=宋体]链接：[/font][/font][u][font=宋体][color=#0000ff][font=Times New Roman]https://bbs.instrument.com.cn/topic/2664535[/font][/color][/font][/u][font=黑体][b]问题描述：[/b][/font][font=宋体]根据[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]教科书里要求，土壤微生物生物量碳氮的测定要求使用鲜土样。出过野外的人都清楚，采集的鲜土壤往往不能及时的测定，于是怎么保存这些土壤样品成了问题。如果采集的鲜土样不能及时（达到一个月时间）测定土壤微生物生物量碳氮，是冷冻保存还是冷藏保存呢？[/font][/font][b][font='Times New Roman'][font=黑体]解答[/font][/font][font=黑体]：[/font][/b][font=宋体]土壤样品中微生物生物量碳氮的测定应使用新鲜土壤，如果不能及时测定，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]应该[/font][/font][font=宋体][font=宋体]进行密封，与[/font][font=Times New Roman]4 [/font][font=宋体]℃条件下[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]冷藏[/font][/font][font=宋体]保存[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]，这样可以抑制土壤微生物的繁殖，将微生物的数量保持在当时的水平，[/font][/font][font=宋体]保证数据可以真实反映土壤采集时的状态[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font=宋体]即使进行冷藏保存，也应尽快分析，以免样品保存过程中变质。[/font][font=宋体][font=宋体]土壤样品冷藏保存后，需要分析时，应将土壤再[/font][font=Times New Roman]25 [/font][font=宋体]℃下培养[/font][font=Times New Roman]7 d~10 d[/font][font=宋体]后测定。[/font][/font]

不知道吸光值与土壤微生物生物量氮之间的转换关系？请大侠帮忙，万分感谢！

我在做土壤微生物生物量测定，熏蒸提取后没能立即上TOC测定，提取液可以在冰箱里暂时保存吗?应该放在多少度冰箱呢？放的时间长短对测定有影响吗？

如题，在做土壤微生物量碳实验时用台式循环水式真空泵抽真空，已经快抽到底了，氯仿还是不沸腾，是不是我的真空泵真空度不够啊，大家都是用什么真空泵抽真空啊

2011年3月25日，欧盟食品安全局就评估动物营养使用的微生物生物量发布了指导性文件，详见： Guidance on the assessment of microbial biomasses for use in animal nutrition EFSA Journal 2011;9(3):2117.doi:10.2903/j.efsa.2011.2117 EFSA Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP)Panel Membershttp://www.efsa.europa.eu/efsa_rep/repository/images/bnt_down2.gifGabrieleAquilina, Georges Bories, Andrew Chesson, Pier Sandro Cocconcelli, Joopde Knecht, Noël Albert Dierick, Mikolaj Antoni Gralak, Jürgen Gropp,Ingrid Halle, Reinhard Kroker, Lubomir Leng, Anne-Katrine LundebyeHaldorsen, Alberto Mantovani, Miklós Mézes, Derek Renshaw and MariaSaarelaAcknowledgmenthttp://www.efsa.europa.eu/efsa_rep/repository/images/bnt_down2.gifThePanel wishes to thank the members of the Working Group on Guidance,including Paul Brantom and Atte von Wright, for the preparatory work onthis scientific opinion. Contacthttp://www.efsa.europa.eu/efsa_rep/repository/images/bnt_down2.gifFEEDAP@efsa.europa.eu Type:Guidance of the Scientific Committee/Scientific Panel On request from:EFSAQuestion number:EFSA-Q-2010-00939 Adopted: 16 March 2011 Published: 25 March 2011 Affiliation:European Food Safety Authority (EFSA), Parma, Italy Article Full article http://www.efsa.europa.eu/efsa_rep/repository/images/ico_pdf.gif(0.1 Mb) send print cite AbstractNo abstract available

[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/c76fabfd-be4f-4b7f-9ef3-3be47874e493.jpg[/img][/align][align=center][color=#7f7f7f]4月2日，国仪量子研发人员正在操作W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪[/color][/align][color=#000000]“W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪的研制成功，使国仪量子成为目前国内能研制生产该类高端科学仪器的厂商。也标志着中国成为继德国之后，第二个有能力研发该型电子顺磁共振波谱仪的国家。”4月2日，国仪量子技术（合肥）股份有限公司传感事业部副总经理石致富站在最新研发的仪器前向记者介绍。[/color][color=#000000]根据揭榜项目任务书的项目目标和考核指标，国仪量子最终任务全部完成，部分指标超额完成。专家组召开验收会议，认为该产品达到了国际先进水平，此攻关任务已经完成。[/color][color=#000000]近年来，安徽在量子信息领域“从0到1”的原始创新不断突破：[/color][color=#000000]目前，安徽集聚量子科技产业链企业60余家、数量居全国首位，全国首条量子芯片生产线建成运行，全国首个量子信息未来产业科技园挂牌运营，量子专利授权量全国领先，以国盾量子、国仪量子、本源量子、问天量子、中电信量子集团等为龙头的量子高新技术企业不断涌现。[/color][color=#000000]安徽发展量子信息等未来产业，具有强劲的科技创新策源能力。[/color][color=#000000]国仪量子在2021年承接了安徽省制造业重点领域产学研用补短板产品和关键共性技术攻关任务，项目针对“W波段电子顺磁共振波谱仪”进行工程化、产品化开发，解决产品化实现涉及到的核心技术难题，研制出用户友好、皮实可靠，可产品化出售的W波段电子顺磁共振波谱仪。W波段电子顺磁共振波谱仪具有高分辨率、高灵敏度的优势，是一种重要的高端科学分析装置，将给生物、化学、物理以及交叉学科等领域提供一项强有力的研究手段，可用于进行蛋白质、RNA、DNA 的结构解析，从而解决生物学、医学、制药学中的关键问题。[/color][color=#000000]得益于中国科学技术大学、合肥国家实验室等高校与科研机构，合肥在量子信息技术的科研领域具有先发优势，为量子科技发展提供了强有力的人才和智力支撑。[/color][color=#000000]“我们团队在量子精密测量领域有着十多年的研究积累，以长相干、多比特、高精度量子操控为核心目标，目前已掌握了世界领先的高保真量子态调控技术、高灵敏度磁探测技术、微波收发技术、高精度扫描钻石探针技术等核心技术。”石致富说。[/color][color=#000000]“揭榜挂帅”是用市场竞争来激发创新活力的一种机制。国仪量子相关负责人表示，“揭榜挂帅”有助于选拔领头羊、先锋队，聚力突破关键共性技术瓶颈，提高制造业自主创新能力，带动产业链上下游的技术进步，强化供应链保障。[/color][color=#000000]未来，国仪量子将持续加强研发投入力度，在核心技术上不断追求更高标准。与用户协同创新，推动技术落地，赋能多个行业的升级发展，在全球量子领域逐渐发出中国声音，也让“安徽身影”更加活跃。[/color][来源：安徽经济网][align=right][/align]

20世纪最有影响的科学进展应当包含广义相对论、量子力学、宇宙大爆炸、遗传密码的破译、生物进化理论和其他一些读者喜欢的课题。在这些进展当中，量子力学深层次的根本属性使得它处在一个最为独特的位置。它迫使物理学家们改造他们关于实在的观念；迫使他们重新审视事物最深层次的本性；迫使他们修正位置和速度的概念以及原因和结果的定义。　　尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。　　量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同创造了它。量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立了量子力学。这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己的所作所为感到失望。　　或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。　　今年是马克斯• 普朗克（Max Planck）提出量子概念100周年。在他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。能量子的概念太激进了，普朗克后来将它搁置下来。随后，爱因斯坦在1905年（这一年对他来说是非凡的一年）认识到光量子化的潜在意义。不过量子的观念太离奇了，后来几乎没有根本性的进展。现代量子理论的创立则是斩新的一代物理学家花了20多年时间的结晶。　　您只要看一下量子理论诞生以前的物理学就能体会到量子物理的革命性影响。1890年到1900年间的物理期刊论文基本上是关于原子光谱和物质其他一些基本的可以测量的属性的文章，如粘性、弹性、电导率、热导率、膨胀系数、折射系数以及热弹性系数等。由于维多利亚型的工作机制和精巧的实验方法的发展的刺激，知识以巨大的速度累积。　　然而，在同时代人看来最显著的事情是对于物质属性的简明描述基本上是经验性的。成千上万页的光谱数据罗列了大量元素波长的精确值，但是谁都不知光谱线为何会出现，更不知道它们所传递的信息。对热导率和电导率的模型解释仅符合大约半数的事实。虽有不计其数的经验定律，但都很难令人满意。比如说，Dulong-Petit定律建立了比热和物质的原子重量的简单关系，但是它有时好使，有时不好使。在多数情况下同体积气体的质量比满足简单的整数关系。元素周期表尽管为化学的繁荣提供了关键的组织规则，但也无任何理论基础。　　在众多的伟大的革命性进展中，量子力学提供了一种定量的物质理论。现在，我们原则上可以理解原子结构的每一个细节；周期表也能简单自然地加以解释；巨额的光谱排列也纳入了一个优雅的理论框架。量子力学为定量的理解分子，流体和固体，导体和半导体提供了便利。它能解释诸如超流体和超导体等怪异现象，能解释诸如中子星和玻色-爱因斯坦凝聚（在这种现象里气体中所有原子的行为象一个单一的超大原子）等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的科学分支和每一项高技术提供了关键的工具。　　量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论：量子力学；正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用，稍后我们再回到它上面来。 旧量子论　　量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。具体的挑战是理解黑体（即某种热的物体）辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉这样一种现象：热的物体发光，越热发出的光越明亮。光谱的范围很广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄线移动，然后又向蓝线移动（这些不是我们能直接看见的）。　　结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不过所有的尝试均以失败告终。然而，普朗克假定振动电子辐射的光的能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得相当完美。但是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：“量子化只不过是一个走投无路的做法”。　　普朗克将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没有新秀阿尔伯特• 爱因斯坦（Albert Einstein），量子物理恐怕要至此结束。1905年，他毫不犹豫的断定：如果振子的能量是量子化的，那么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管麦克斯韦理论以及一个多世纪的权威性实验都表明光具有波动性，爱因斯坦的理论还是蕴含了光的粒子性行为。随后十多年的光电效应实验显示仅当光的能量到达一些离散的量值时才能被吸收，这些能量就像是被一个个粒子携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，这是始终贯穿于量子物理且令人头痛的实例之一，它成为接下来20年中理论上的难题。　　辐射难题促成了通往量子理论的第一步，物质悖论则促成了第二步。众所周知，原子包含正负两种电荷的粒子，异号电荷相互吸引。根据电磁理论，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广的光，直到原子坍塌为止。　　接着，又是一个新秀尼尔斯• 玻尔（Niels Bohr）迈出了决定性的一步。1913年，玻尔提出了一个激进的假设：原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的能量，同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的定律和这一离奇的假设，玻尔扫清了原子稳定性的问题。玻尔的理论充满了矛盾，但是为氢原子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现了他的梦想。　　开始时，发展玻尔量子论（习惯上称为旧量子论）的尝试遭受了一次又一次的失败。接着一系列的进展完全改变了思想的进程。

记者日前获悉，一种被誉为奈尔斯量子光能终极版的新型治疗系统在前不久正式问世。该系统通过发射620－760nm之间的红色电磁波，并通过科技手段将其聚强，对人体全身进行照射。穿透深度可达15mm，通过光量子的光电磁反应和光化学作用，深层作用于人体的血管组织、淋巴组织、神经末梢、皮下组织等部位并与人体细胞产生一系列光生物刺激作用，从而影响人类已知的9982个基因中111个基因的表达，最终增强人体细胞能量，促进细胞的增殖和抗氧化能力，增强细胞的新陈代谢的抗凋亡能力，有效清除体力自由基，增强血液携氧能力，降低血液粘稠度，彻底改善全身血液微循环等，从而对伤口愈合、糖尿病、心脑血管疾病、亚健康等起到明显的治疗作用。 该系统是奈尔斯量子光能治疗系统在经过4年的临床后推出的增强型，与原型相比较具有光照剂量更强、光生物学作用更强、治疗范围更广、治疗效果更好等特点。

用倒置相差荧光显微镜能看到量子点吗？是什么样的，怎样与生物样品的荧光分看？有做过的大侠给发个图片看看吧

上帝掷骰子吗——量子物理史话　　序　　如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代，那么有两个时期是一定会入选的：17世纪末和20世纪初。前者以牛顿《自然哲学之数学原理》的出版为标志，宣告了现代经典物理学的正式创立；而后者则为我们带来了相对论和量子论，并最彻底地推翻和重建了整个物理学体系。所不同的是，今天当我们再谈论起牛顿的时代，心中更多的已经只是对那段光辉岁月的怀旧和祭奠；而相对论和量子论却仍然深深地影响和困扰着我们至今，就像两颗青涩的橄榄，嚼得越久，反而更加滋味无穷。　　我在这里先要给大家讲的是量子论的故事。这个故事更像一个传奇，由一个不起眼的线索开始，曲径通幽，渐渐地落英缤纷，乱花迷眼。正在没个头绪处，突然间峰回路转，天地开阔，如河出伏流，一泄汪洋。然而还未来得及一览美景，转眼又大起大落，误入白云深处不知归路……量子力学的发展史是物理学上最激动人心的篇章之一，我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，带来了让人惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，却更加坚定了对胜利的信念。　　量子理论是一个复杂而又难解的谜题。她像一个神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她的内心世界。今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。但量子论究竟带给了我们什么？这个问题至今却依然难以回答。在自然哲学观上，量子论带给了我们前所未有的冲击和震动，甚至改变了整个物理世界的基本思想。它的观念是如此地革命，乃至最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧意。现代文明的繁盛是理性的胜利，而量子论无疑是理性的最高成就之一。但是它被赋予的力量太过强大，以致有史以来第一次，我们的理性在胜利中同时埋下了能够毁灭它自身的种子。以致量子论的奠基人之一玻尔（Niels Bohr）都要说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”　　掐指算来，量子论创立至今已经超过100年，但它的一些基本思想却仍然不为普通的大众所熟知。那么，就让我们再次回到那个伟大的年代，再次回顾一下那场史诗般壮丽的革命，再次去穿行于那惊涛骇浪之间，领略一下晕眩的感觉吧。我们的快艇就要出发，当你感到恐惧或者震惊时，请务必抓紧舷边。但大家也要时刻记住，当年，物理史上最伟大的天才们也走过同样的航线，而他们的感觉，和我们是一模一样的。 [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=32278]上帝掷骰子吗——量子物理史话[/url]

精度可达到纳米量级2013年04月19日 来源： 中国科技网 作者： 吴长锋 杨保国 最新发现与创新 中国科技网讯 记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组，在国际上首次利用量子统计测量技术实现不受传统光学散射极限限制的相邻发光物体的测量和分辨，其精度可以达到纳米量级。研究成果近日发表在国际权威刊物《物理评论快报》上。 如何提高测量精度，数百年来一直是科学研究的主要课题和技术发展的主要追求目标。因此，新型的测量技术不断被开发，而其中最有吸引力的就是利用量子力学基本原理实现的量子测量方法。随着量子力学的发展以及相关量子信息技术的开发和应用，量子测量一方面可以实现超过经典测量极限的高精度测量，另一方面可以实现经典方式无法完成的各种测量。 孙方稳研究组利用物体发光的量子统计属性，设计并实验实现了不受经典光学散射极限限制的量子统计测量技术，其精度可达纳米量级。实验中，他们用氮原子取代金刚石材料中的一个碳原子，与近邻的空穴形成氮—空穴色心——一种极其微小的发光体。然后，他们巧妙地利用简单的光学收集装置，通过探测色心所发出的光子数，基于它们的量子统计属性，成功实现了两个相距8.5纳米的氮—空穴色心独立成像和分辨，同时测量了每个色心的结构，测量精度达2.4纳米。如果通过增加收集光子数，可以把精度提高到1纳米以内。实验中所需的光路简单，测量系统稳定，不受量子消相干效应的影响。 量子统计测量技术除了适用于相邻物体的光学成像，还可以测量和分辨发光体的其他光学属性，如发光寿命、波长等。同时，该测量技术可实时测量近邻物体的动力学演化以及它们之间的相互作用，为实现进一步的量子信息技术提供了新的测量技术，也将在化学、材料、生物医学等方向得到应用。（记者吴长锋 通讯员杨保国） 《科技日报》（2013-04-19 一版）

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。

[b]量子力学的核心问题——测量问题是否已经解决？[/b] 在我们的印象中，神秘的量子力学似乎很难与肉眼观测联系起来，更不用说是普通的大学物理实验了。然而，一群科学家正尝试通过双缝干涉实验，让观测者用肉眼验证量子叠加态。更令人激动的是，他们的实验还可能为量子力学的一个核心问题——测量问题找出答案。 Paul Kwiat要求志愿者们坐在一间黑暗的小屋里。在他们的眼睛逐渐适应黑暗环境时，每一位志愿者就像验光时一样，将头支撑在一个支架上，用一只眼睛盯着一个很暗的红十字看。在十字的两边各有一根光纤，可以将单个光子从十字左边或右边射入志愿者的眼中。 Kwiat是伊利诺伊大学香槟分校的实验量子物理学家，在验证了人眼探测单个光子的能力后，他和同事有着更高的目标：根据他们上个月在预印本网站arXiv上提交的论文，他们想要用人眼去验证量子力学的基本假设。[b] [/b]他们并不是简单地将一个光子通过左边或者右边的光纤送入志愿者眼中，而是输送一个同时处于左边和右边的量子叠加态的光子。人们会看到什么不一样的现象吗？根据标准量子力学，答案应该是“不能”。但迄今为止，还没有人做过这类测试。如果Kwiat团队的最终结果和理论预言不同，就会动摇我们对量子世界的现有理解，人们也将尝试通过一些其他理论来解释量子力学。[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]这些理论对自然的看法与现有的完全不同，它们预言现实的存在与观测行为和观测者无关。[/color]如果成立，我们对量子力学的现有解释将被彻底推翻。Rebecca Holmes是Kwiat以前的学生，现在在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作，他设计了这套实验装置。他说：“这可能成为超出标准量子力学的现象存在的证据。”[b] [/b]为了探究人眼是否能直接观测到单个光子，近一个世纪的物理学家做了大量努力。1941年，哥伦比亚大学的研究人员在Science上发文称，即使一束光中只有五个光子落在视网膜上，人眼也能看到。30多年后，当时在加州大学伯克利分校的生物物理学家Barbara Sakitt通过实验似乎验证了人眼可以看见单个光子。不过，这些实验远远不能给出确定的结果。Holmes说：“这些实验的问题在于它们都试图使用‘经典’光源”，但我们无法确定经典光源发出的到底是不是单个光子。也就是说，我们甚至不能保证那些早期实验都只用了单个光子。 直到2012年，人们有了确凿的证据，发现青蛙眼中的光感受器，或称视杆细胞，可以探测到单个光子。新加坡科技研究局的Leonid Krivitsky和同事从成年青蛙的眼中提取了视杆细胞，随后通过实验证实这些细胞对单个光子有反应。Kwiat说，现在“毫无疑问单个光感受器是可以对单个光子有反应的。”不过，这并不意味着视杆细胞在活体青蛙或者人体中有着相同的效果。因此，Kwiat和他在伊利诺伊的同事Anthony Leggett等人开始计划用单光子光源测试人类的视觉。很快，Kwiat团队开始了实验。现在，Holmes也加入了团队，负责实验操控。但是“我们当时失败了。”Holmes说。 2016年，当时在维也纳大学的生物物理学家Alipasha Vaziri领导的研究团队报告称，他们用单光子光源证实了“人眼可以探测到单光子事件，而且探测到的概率很高，这显然不是巧合。”[b]双缝实验解决测量问题？[/b] Kwiat团队对这个结果有些怀疑，他们想要用更多志愿者、做更多实验以提高数据的确信度。他们担心的核心问题是眼睛探测光子时的低效。入射光子必须首先经过眼球最外面一层透明的角膜，这会反射掉一部分光。接下来光子进入晶状体，晶状体和角膜共同将光汇聚在眼球后部的视网膜上。而在视网膜和晶状体之间，凝胶状的玻璃体也会吸收或散射光子。最终，抵达角膜的光子中，只有不到10%能出现在视网膜上的视杆细胞中，进而产生神经信号，神经信号传送到大脑就形成了视觉。所以，得到可以在统计学上排除偶然性的显著性差异，是一项令人生畏的挑战。Kwiat说：“我们希望在未来六个月得到确定的答案。” 这并没有使他们停止设计新的实验。在标准设计中，一面半涂银面镜会让光子进入左边或右边的光纤，然后落在左眼或右眼的视网膜上，志愿者就会敲击键盘来表示他们看到的方向。但是，研究者也可以很容易地利用量子光学技术制造出叠加态的光子，使其同时进入两条光纤，然后同时出现在左右双眼的视网膜上。接下来光子到底发生了什么，取决于你相信光子发生了什么。 物理学家用一种叫做波函数的数学抽象概念来描述光子的量子态。在叠加态的光子打在视网膜上之前，波函数会弥散出去，这时光子在左边和右边被发现的概率相同。光子和视觉系统的作用是一种观测，而人们认为观测会使波函数“坍缩”，于是光子最终会处于其中任意一边，就像抛出去的硬币最终朝上的会是正反面中的任意一面。当人眼接收到叠加态的光子时，出现在左右两侧的光子数目会有差异吗？Kwiat说：“如果你相信量子力学，那就没什么区别。”但是如果他们的实验发现了无法驳斥的显著性差异，那就说明量子力学一定存在什么问题。他补充说：“这将会是一个大发现，一个惊天动地的结果。” 这样的结果预示着人们可能会解决量子力学的一个核心问题：[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]测量问题[/color]。假如波函数真的因为测量而坍缩，量子力学理论并没有表明这种坍缩是如何发生的。测量的仪器应该有多大？以眼睛为例，一个视杆细胞够大吗？还是需要整个视网膜？又是否需要角膜？是否需要有一个有意识的观测者呢？[b]坍缩与观测[/b] 一些候选理论通过使坍缩完全独立于观测者和测量仪器，来解决这个潜在问题。例如“[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]GRW”坍缩模型[/color]（以理论物理学家Giancarlo Ghirardi，Alberto Rimini和Tullio Weber命名）。GRW模型及其变型都[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]假设波函数是自发坍缩的[/color]。处于叠加态的物体质量越大，坍缩就越快。这个理论的结果之一是，单个粒子可以无限长时间地处于叠加态，但是宏观物体就不行。所以，在GRW理论中，著名的薛定谔的猫是无法处于活与死的叠加态的。像GRW这样的理论被称为“无关观测者”的现实模型。 如果像GRW这样的理论对自然的描述是正确的，我们这一个世纪以来想要证明的想法就完全错了。我们一直都认为观测和测量是构成现实世界的中心要素。关键是，当处于叠加态的光子落在视网膜上时，[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]GRW理论预言的两边的光子计数将和标准量子力学存在一些细微的差别。[/color]这是因为在光子的传输过程中会和不同大小的系统发生作用，比如两个视杆细胞中的两个感光蛋白是一个系统，两个视杆细胞及相应神经的组合又是一个系统，光子在和这两个系统作用时会表现出不同的自发坍缩速率。尽管Kwiat和Holmes都强调在他们的实验中不太可能会看到什么不同，但他们也承认，如果发现了任何与经典理论的差别，就可能预示着GRW这类理论是正确的。 Michael Hall是澳大利亚国立大学的理论量子物理学家，他并没有参与这项研究。Michael同意GRW预言的光子计数和经典理论会出现很小的差别，但是他说这样的差别太小，已经提出的实验是无法探测到的。然而，他认为光子计数上任何的异常现象都值得关注。他说：“这很值得认真思考。我觉得这种偏差出现的概率极小，但是还是有可能。这非常有意思。” Kwiat也想了解量子态和经典态的主观感知差异。他问道：“人在直接观测量子事件时会感受到差异吗？答案‘很可能不会’，但是我们确实不知道。你永远得不到答案，除非你为人的视觉系统建立一个量子力学级别的完备模型，或者，通过实验进行观测。我们无法建立这样的模型，所以就只能去做实验了。” Robert Prevedel在2016年是Vaziri研究团队中的一员，现在在德国的欧洲分子生物学实验室工作。他更感兴趣的是在一系列事件中找出波函数坍缩的具体位置。坍缩是发生在最初光子打到视杆细胞上时？还是在神经信号产生和传递的中间过程中出现？或者是最后信号使人产生视觉时？他提议将视网膜提取出来，再向其发射处于叠加态的光子，记录不同阶段的视觉处理过程（比如记录视杆细胞，或是组成视网膜的其他感光细胞的信息）来看看叠加态到底持续多久。 Prevedel认为视杆细胞对光的吸收会使得叠加态消失。但是他说：“如果我们看到量子（叠加态）存在于光子接触视杆细胞后的任何一个阶段，不论是在视网膜内不同细胞层中，还是在之后的神经回路中，都将是真正的突破。这将是一个非常惊人的发现。” 还有一个大家常常故意视而不见的问题：人类的意识。意识能造成量子态坍缩，让光子最终只在一边出现吗？但Prevedel却对意识与测量、坍缩之间是否真的存在关联持怀疑态度。 Prevedel说：“意识是人脑中细胞和神经元的共同作用的结果，这些细胞和神经元很多，没有几十亿也有几百万。如果意识在量子叠加态的探测中起到了作用，那么这个过程就会牵扯到尺寸和大脑相当的宏观物体，例如组成生物细胞的大量原子和电子的集合。但根据我们已有的知识，这种宏观物体是无法保持量子叠加态的。”

量子理论是一项科学的杰作，但物理学家至今仍不知道该如何来理解它。一个世纪似乎还不够整整一百年前，第一届国际物理学会议在比利时布鲁塞尔举行。会议的议题是讨论如何认识新奇的量子理论并把它同我们的日常生活经验联系起来，以期给我们一个对世界清晰自洽的描述。然而，这个问题现在依然困扰着物理学家。微观粒子所具有的一些性质实在是出乎寻常，比如原子和分子就具有可以在不同地方同时出现的神奇能力，可以同时顺时针和逆时针旋转，或者即使相隔半个宇宙也可瞬间影响到对方。问题是，我们人也是分子和原子组成的，为什么我们就没有上述性质呢？“量子力学的应用立足于何处？”牛津大学的科学哲学家哈维•布朗这样问道。尽管最终答案还未出现，人类探寻的努力还是有回报的。比如，一个已经引起高科技产业和情报机构注意的全新领域已经诞生。这就是量子信息学。量子信息学可以让我们从一个崭新的角度来探索物理终极理论，它或许还可以告诉我们宇宙的起源。对于一个被量子理论的怀疑者——阿尔伯特•爱因斯坦——嗤之为让优秀物理学家沉睡不醒的“柔软枕头”的理论来说，这已经算是硕果颇丰了。出乎爱因斯坦所料，量子理论如今已经成为一项杰作。迄今尚无实验与量子理论所做的预言相抵触，并且人们相信它可以在微观尺度上很好地描述宇宙规律。这就导致了最后一个问题：量子理论意味着什么？物理学家是用“诠释”——一种和实验完全相符的对量子理论本质的哲学思考，来试着回答这个问题的。“现在我们有一大堆诠释。”在牛津大学和新加坡量子技术中心同时任职的弗拉托克•维德勒如是说。没有一种科学理论可以像量子力学这样可以从这么多角度来理解。为什么会有这样的情况？这么多的诠释中有没有一种可以胜过其他的？举个现在被称为哥本哈根诠释的量子论诠释作为例子，它是由丹麦物理学家尼尔斯•波尔提出的。该诠释的一个观点是说，任何不通过测量来谈论电子在原子中的位置的尝试都是无意义的。只有当我们用一个非量子的或“经典的”仪器去观察的时候，它才会显示出我们称之为物理性质的属性，进而才会成为现实的一部分。接着我们还有“多世界诠释”，在该体系中量子奇异性可以通过任何事物在无数平行宇宙的多重存在性得到解释。也许你更喜好“德布罗意-玻姆诠释”，在这里量子理论被认为是不完备的：我们还缺少一些隐藏属性，如果知道它们，我们就能理解所有东西。还有许多其他的诠释，比如吉亚尔迪-里米尼-韦伯诠释，交易诠释（这其中有逆时间而行的粒子），罗杰•彭罗斯的引力诱导坍缩诠释，模态诠释……在过去的一百年里，量子世界已经变得拥挤而热闹。撇开这些熙攘热闹的景象，对大多数物理学家来说，只有少数解释至关重要。美妙的哥本哈根最受欢迎的诠释莫过于波尔的哥本哈根诠释了。它之所以受欢迎，是得益于大多数物理学家不想费神去考虑哲学问题。类似于“到底什么构成了测量”或者“为什么它可能导致现实的改变”这样的问题是可以被忽略的——物理学家只想从量子理论中得到有用的结论。这就是为什么被不加怀疑而使用的哥本哈根诠释有时也被叫做“闭嘴，乖乖计算”诠释。“考虑到大多数物理学家只是想做计算并将所得结果应用于实际，他们中的绝大多数都是站在‘闭嘴，乖乖计算’这一边的。”维德勒说。然而这种方式也有不足之处。首先它不会告诉我们任何关于实在的根本性质。那需要通过去寻找量子理论可能失效的地方来获得，而不是成功的地方。(New Scientist, 26 June 2010, p 34)“如果真要有什么新的理论出现的话，我不认为它会来自大多数物理学家工作的固体物理学领域。” 维德勒说。其次，作茧自缚式的研究也意味着不大可能出现量子理论的新的应用。我们对量子理论可以采取的多方面的视角正是新想法产生的催化剂。“如果你正在解决不同的问题，那么用不同的诠释来思考会有好处。” 维德勒说。没有其他的领域能比量子信息学更明显地表明这一点了。“如果人们没有担忧过量子物理的基础，量子信息学这个领域甚至不会存在。”奥地利维也纳大学的安东•蔡林格说。这个领域的核心是量子纠缠现象——一部分粒子的性质的信息被全体粒子所共有。这就导致了被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”，即测量一个粒子的性质会瞬间影响到另一个和它纠缠的同伴的性质，不管它们之间距离有多远。当纠缠现象第一次在量子理论的方程中被发现时，它被当作过于奇怪的想法，以至于爱尔兰物理学家约翰•贝尔创造了一个思想实验来表明纠缠现象无法在真实世界中显现。而当真的可以做出这个实验真的之后，它证明了贝尔是错的，并且告诉物理学家有关量子测量的大量细节。它还为量子计算奠定了基础，通过量子计算，以前对粒子进行成千上万的并行测量才能得到的结果，现在单个的测量就可以告诉你答案。此外的应用还有量子密码学，通过利用量子测量的特殊性质来保护信息安全。不难理解，所有这些技术吸引了政府和渴望最高端技术的工业界的关注——同时防止它们落入敌手。然而物理学家更感兴趣的是这些现象可以告诉我们哪些自然界的本质规律。量子信息实验暗含的一个结论是说微观粒子包含的信息是实在的根源。哥本哈根诠释的支持者诸如蔡林格，把量子系统看作信息的载体，而用经典仪器进行的测量不过是记录和显示系统所包含的信息的过程。“测量是在更新信息。”蔡林格说。这个把信息作为实在的基本组成的新观点导致了有人猜测宇宙本身或许就是一台巨大的量子计算机。尽管哥本哈根诠释在大踏步前进，仍然有不少物理学家盯着它的弱点不放。这在很大程度上是由于哥本哈根诠释要求微观量子系统和对它的测量的经典仪器或观察者，二者必须人为区分开。例如，维德勒曾经探寻过量子力学在生物中所扮演的角色：细胞中各种各样的过程和机制本质上都是量子的，比如光和作用和光线感知系统(New Scientist, 27 November, p 42)。“我们发现世界上越来越多的东西可以用量子力学来描述——我并不认为在‘量子’和‘经典’之间有明确的界限。”他说。以宇宙的尺度来考虑事物的本性也给哥本哈根诠释的批评者提供了弹药。如果经典观察者的测量过程对于创造我们观察到的实在是必不可少的，那么是谁的观测使得现有宇宙得以存在？“你确实需要一个在系统外的观察者才能让哥本哈根诠释是合理的——但根据定义，宇宙外没有任何东西。”布朗说。这就是为什么，布朗说，宇宙学家更倾向于赞同由普林斯顿的物理学家休•埃弗里特在上世纪50年代晚期创立的诠释。他的“多世界诠释”宣称实在并不受限于测量概念。作为替代的是，量子系统固有的无限可能性在它们自身的宇宙各自显现。大卫•多伊奇，牛津大学的物理学家并曾经为第一台量子计算机拟定蓝图，说他现在只能用平行宇宙的概念来考虑计算机的运行。对他来说，其他的诠释都是无意义的。并不是说多世界诠释就没有受到批评——事实恰恰相反。新泽西罗格斯大学的科学哲学家蒂姆•莫德林很赞同放弃把测量这一概念当作一个特殊过程。但同时，他也不相信多世界诠释可以提供一个很好的框架来解释为什么一些量子结果要比其他的更有可能出现。当量子理论预言一个测量的结果出现的可能性要高十倍于另一个，反复的实验可以证明这一点。依照莫德林所说，多世界诠释认为由于世界的多重性，所有的可能都会发生，但它并没有解释为什么观察者看到的总是（通过计算算出的）最可能出现的结果。“这里有个深层问题需要解决。”他说。多伊奇说这些问题在这一两年内已经被解决。“埃弗里特处理概率的方式是有缺陷的，但这几年里多世界诠释的理论家们已经清除掉了这些缺陷——问题已经解决了。”他说。然而多伊奇的论证太玄奥了以至于并不是每个人都承认他的说法。更难回答的问题还有被多世界诠释支持者称为“怀疑眼神的反对”。多世界诠释一个明显的推论是说宇宙中有很多你的复制品——比如，猫王现在仍然在另一个宇宙中的拉斯维加斯进行表演。很少有人能接受这种想法。这个问题只有靠时间来解决了，布朗认为。“人们普遍难以接受存在许多你和其他人的复制品这种想法，”他说，“但这只是人们能否逐渐习惯的问题。”多伊奇认为当量子世界奇怪方面可以用到现实技术中时，人们将能接受多世界的概念。一旦量子计算机可以实现在同一时间在不同的状态来处理任务，我们将不会认为这些多重的世界不是物理层面的事实。“到时候人们将会很难坚持说多世界的想法只是嘴上说说而已。” 多伊奇说。他和布朗都宣称多世界的概念已经得到宇宙学家的支持。来自弦论、宇宙学和观测天文学的论证已经让宇宙学家猜测我们生活在多重的宇宙中。去年，加州大学圣克鲁兹分校的安东尼•阿奎尔，麻省理工的马克斯•蒂格马克以及哈佛大学的大卫•莱泽完成了把宇宙学和多世界的想法联系起来的大致方案。但多世界诠释并不是引起宇宙学家注意的唯一的诠释。在2008年，伦敦帝国理工的安东尼•瓦伦蒂尼指出在大爆炸之后就充满宇宙的宇宙微波背景辐射或许能支持德布罗意-玻姆诠释。在这个方案下，微观粒子具有未被发现的被称为“隐变量”的性质。(

量子点的“战争”不可避免随着现在一种被称为量子点的纳米材料越来越多地受到电子以及生命科学产业的重视，分析人士担心在量子点技术领域复杂的专利权问题将引发一场昂贵且没有赢家的法律战争。 纽约市雷克斯研究公司的副总裁Matthew Nordan认为，“在未来三年内很有可能会发生一场针对量子点技术的法律大战。” 然而，有专家称，也许有方法可以避免这些无谓的法律战争。 Stephen Maebius是美国华盛顿纳米科技行业法律顾问公司Foley & Lardner公司的主席，他表示“研究量子点的那些公司可以通过专利交换的方式来避免由诉讼引起的干扰，把原本花在长达数年官司的百万美元投入到研究中去。” 量子点是半导体纳米微晶体，大小只有十亿分之一米，仅仅由10个原子组成。这种材料在吸收了少量的光线后能够发出明亮的荧光。科学家们能够改变量子点吸收的光线颜色，然后再对量子点的体积和结构进行调整就能让这种材料散发出颜色极为精确的荧光。例如，直径大于6纳米的硒化镉量子点能够发出红色的荧光，而直径小于3纳米的硒化镉量子点则会发出绿色的荧光。 量子点能够帮助科学家们对细胞和器官的行为成像，而成像细节级别在价值5亿美元的全球生物探测试剂市场中是前所未有的。生命科学研究中所使用的传统的光燃料分子是作为分子标签使用，帮助科学家们监测细胞与器官生长、发展，而它们通常在几秒钟内就会失去发光能力。而量子点的发光时间却更长，让研究者们能够实时监测细胞与器官在死亡与健康情况下的表现。 美国加利福尼亚州海达德地区的Quantum Dot（量子点）公司刚成立不久，它已经和诸如Genentech,， Roche 和GlaxoSmithKline几个业界巨头开始合作。 量子点还能够通过吸收光线产生电子。美国科罗拉多州戈尔登地区的国家可再生能源实验室的研究人员在五月份一期的《纳米快讯》中解释说，这将使新的太阳能系统性能提高到现有最好的太阳能电池性能的两倍。目前我们生产的太阳能电池吸收光线中的一个光子，然后，最多把它转换成一个电子，而剩下的能源就被白白浪费掉。而量子点能够将太阳光中的单个高能量光子转换成多达三个电子。这意味着，理论上来说基于量子点的太阳能电池能够将太阳能中65%的能量转换成为电能，而今天最好的电池也只能够达到33%。 纳米技术法律与商业周刊的一位编辑John Miller解释说：“现在一些公司注册的专利含盖范围很广，几乎包括了所有的半导体纳米晶体，有的公司甚至在专利申请书上仅仅描述像硒化镉这样特殊的材料。” 和Quantum Dot公司一样，另一家位于加利福尼亚州帕洛阿尔托地区的Nanosys公司声称，拥有量子点领域中除Quantum Dot独家关键专利外的所有专利。 Quantum Dot公司的执行总裁 George Dunbar表示，“如果有人阻止我们获得知识产权，那我们一定会把他们揪出来。” 然而，几家研究量子电的公司针对这些排他主义性宣言已经想出了几个对策。 纽约州托伊地区Evident科技公司的总裁Clinton Ballinger说：“我们并没有看到有关专利重叠的声明，我们感觉每向前迈进一步，都好像是跨进了新的领域。虽然花费了很多时间在这片雷区探索，但是我们觉得手中好像有一份地图在指引我们前进。在那里我们几乎没有束缚。” 例如，Evident公司发布了第一个利用非重金属制成的量子点。 “日本和欧洲都十分反对使用镉，而大多数的量子点都是由镉或铅制” Ballinger说，他还指出美国很快也会开始限制这些金属的使用。 Nordan强调说“在量子点技术领域，人们谈论最多的就是诉讼，而不是专利授权。这就像是笼罩在这一领域上空的一片黑云一样，而在诸如富勒烯这类的领域中，你所听到的大多是竭尽全力的诉讼大战，而不是专利交换授权，和平相处。正确的解决办法是专利交换授权，专利交换在信息产业领域的运行非常成功，但是你必须把自己的骄傲抛在脑后。” 虽然以生命科学应用为目的出售量子点是明显的事实，但是Ballinger认为针对量子点技术的法律大战并不会出现。他说“我们完全接受专利授权，这是理智之选。” Dunbar并没有排除采用专利交换解决问题的可能性，但是他认为：“只有和那些财务状况稳定的公司进行交易时，专利交换才有用。而据我所知，目前达到这一标准的公司并不多。” 转载出处：中国科技信息网

本报记者 刘霞 综合外电http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130614/021371223980109_change_chd36128_b.jpg用激光操控单个电子自旋模拟图http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130614/021371223980140_change_chd36126_b.jpg 今日视点 科学家们一般认为，研究微观粒子运动规律的新兴技术——量子技术主要应用于计算、通讯和加密等领域，但据物理学家组织网近日报道，现在，科学家们利用自旋电子学（其基本理念是理解和操作电子的自旋来推动技术的发展）扩展了量子技术应用领域的新维度，使他们可以利用量子力学完成一些此前没有想到过的任务，比如用激光处理量子信息以及在纳米尺度上进行温度测量。 这两项研究都建立在对钻石内的氮晶格空位中心进行操控的基础上，都利用了这一瑕疵固有的“自旋”特性。氮晶格空位中心是钻石原子结构上的一种瑕疵，钻石晶格中的一个碳原子被一个氮原子取代，使其附近空缺出一个晶格空位，围绕氮原子旋转的自旋电子就变成一个量子比特（qubit）——量子计算机的基本单位。 这两篇文章的主要研究者、美国芝加哥大学分子工程学教授戴维·艾维萨洛姆表示：“过去20多年来，科学家们一直在研究如何隔离和控制固态内单个电子的自旋，最新研究就是基于这些研究所获得的结果。科学家们的初衷是制造出新的基于量子物理学的计算技术，但最近几年来，随着研究的不断深入，我们的关注点也在不断扩展，因为我们开始意识到，量子物理学的原理也适用于新一代的纳米传感器。” 用激光操控量子比特 艾维萨洛姆和加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）以及德国康斯坦茨大学的6名合作者一起，研发出了一项新技术，他们在发表于5月7日美国《国家科学院学报》上的一篇论文中介绍了如何借助此项技术，只用激光就实现了对量子比特的操控，包括初始化、读取电子自旋态等。新方法不仅比传统方法更能实现统一控制，而且功能更多样，为探索新型固态量子系统打开了大门，也为科学家们朝着最终制造出性能远胜传统计算机的量子计算机开辟了新的路径。 传统计算机的基本信息单位是比特（bit），只能在0和1中选择其一；而量子比特能以多个状态同时存在，也即同时为0和1，这就使得量子计算机能够进行更复杂的操作，计算能力更强。 尽管氮晶格空位中心是一种很有前景的量子比特，过去10年来一直被广泛研究，但要用工业或生长的方法造出所需钻石却是极大的挑战。 艾维萨洛姆表示，与传统技术不同，他们研发的是一种利用激光脉冲在半导体内控制单个量子比特的全光策略，其“消除了对微波电路或电子网络的需求，仅仅用光和光子就可以做一切事情”。 作为一种全光学方法，新技术也有潜力进行升级，控制更多量子比特。另外，新方法的用途更加广泛，也可以用于探索其他物质内的量子系统，否则，这些物质很难被用来做量子设备。 基于电子自旋学的温度计 此前，科学家们也用氮晶格空位中心作为量子比特，在室温下制造出了可用于磁场和电场的传感器。现在，在发表于5月21日出版的美国《国家科学院学报》上的一篇论文中，研究人员展示了另外一种操控氮晶格空位中心的方法，并制造出了一种量子温度计。艾维萨洛姆估计，基于上述研究，他们可以研发出一款多功能的探测器。 艾维萨洛姆说：“我们能用这款探测器测量磁场、电场以及温度。或许最重要的是，因为这个探测器是一个原子尺度的瑕疵，能包含在纳米尺度的钻石粒子内，因此，它可以在一些极富挑战性的环境下工作，比如测量活体细胞或微流体电路内的温度。” 最新创新的关键是，科学家们研发出了一种控制技术操控自旋，使其能更灵敏地探测温度的变化。该研究的领导者、加州大学圣巴巴拉分校物理系研究生戴维·托尼表示：“过去几年，我们一直在探索用钻石内的这种瑕疵的自旋来制造温度计。最新技术让环境噪音的影响达到了最小，使我们能进行更加灵敏的温度测量。” 而且，科学家们可以在很大温度范围内（从室温到227摄氏度）对这种自旋电子进行操控。 艾维萨洛姆还表示，这一系统也能被用来测量生物系统内的温度梯度（自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象），比如活体细胞内部的温度梯度。 《科技日报》（2013-06-15 三版）

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中国科技网 讯（记者华凌）据物理学家组织网1月15日（北京时间）报道，耶鲁大学研究人员成功开发出一种新方法，既可以观察量子信息，同时还能保持其完整性，这将给量子力学研究提供更大的控制权，以纠正随机错误，并将极大地提升量子计算机的发展前景。该研究结果发表在最新一期《科学》杂志上。 耶鲁大学应用物理与物理研究教授米歇尔和主要研究者弗雷德里克说：“盯着一个理论公式是一回事，能够真正控制一个量子对象是另一回事。这项实验是量子计算过程中必不可少的一次彩排，可以真正积极地理解量子力学。” 在量子系统中，信息是由量子比特来存储的。量子比特可以假定为“0”或“1”两个状态，这两个状态在同一时刻是叠加的。正确认识、解释和跟踪它们的状态对于量子计算非常必要。但通常情况下，监视量子比特会损害其信息内容。 新开发的这种非破坏性的测量系统可以观察、跟踪和记录一个量子位所有状态的变化，同时保持量子比特的信息价值。研究人员说，原则上，这将允许其监视量子比特的状态，以纠正随机错误。 米歇尔说：“具有与量子比特对话的能力，并且听到它在告诉你什么，这就是关键所在。量子计算机一个主要问题是量子比特存储的信息‘寿命’有限，并持续衰减，所以必须予以纠正。” 弗雷德里克说：“只要你知道过程中发生了什么错误，就可以修正。这些错误基本上是可以撤消的。” 该研究团队现在可以成功地测量一个量子比特，未来面临的挑战是一次测量和控制更多的量子比特。他们正在开发基于此目的的超高速数字电子技术。 总编辑圈点： 薛定谔那只既死又活的猫，生动地诠释了量子世界的奇妙之处：量子时刻处于“0”和“1”两个状态，而你对单个量子状态的任何“窥探”都将改变其状态。科学家的新发现如果确实是针对单个量子比特，那么无疑是量子物理领域的一大突破。它在为更精确的量子计算提供测量基础的同时，也为量子密码领域的研究人员提出新的挑战：依靠量子状态不可测来杜绝量子通信被偷窥的方法，或许要更新了。 《科技日报》2013-1-16（一版）