中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、趙博等與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所白春禮小組合作，在超冷原子雙原子分子混合氣中首次實(shí)現(xiàn)三原子分子的相干合成。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。量子計(jì)算和量子模擬具有強(qiáng)大的并行計(jì)算和模擬能力，不僅能夠解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法處理的計(jì)算難題，還能有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，從而為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)。量子計(jì)算研究的終極目標(biāo)是構(gòu)建通用型量子計(jì)算機(jī)，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要制備大規(guī)模的量子糾纏并進(jìn)行容錯(cuò)計(jì)算。在相關(guān)研究中，在鉀原子和鈉鉀基態(tài)分子的費(fèi)什巴赫共振附近利用射頻場(chǎng)將原子和雙原子分子相干地合成了超冷三原子分子，為基于超冷原子分子的量子模擬和超冷量子化學(xué)的研究提供了基礎(chǔ)。

軌道Rashba-Edelstein磁電阻效應(yīng)

北京大學(xué)物理學(xué)院凝聚態(tài)物理與材料物理研究所、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊金波教授課題組與德國(guó)美因茨大學(xué)馬蒂亞斯·克魯伊（Mathias.Kl.ui）教授和于利希研究中心Y.莫克魯索夫（Y.Mokrousov）教授課題組合作，在自旋電子學(xué)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical?Review?Letters）。CuOx/Py體系在yz平面內(nèi)的磁電阻效應(yīng)被認(rèn)為是軌道Rashba-Edelstein磁電阻效應(yīng)，通過(guò)改變Py的厚度，CuOx/Py體系中的磁電阻效應(yīng)相對(duì)于Pt/Py體系呈現(xiàn)出更加緩慢的衰減趨勢(shì);利用自旋模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，結(jié)果表明CuOx/Py體系中具有較長(zhǎng)的有效自旋散射長(zhǎng)度，說(shuō)明自旋流不是引起磁電阻的主要因素，進(jìn)一步證明了體系中軌道Rashba-Edelstein效應(yīng)的存在。

利用拓?fù)浣议_鐵基超導(dǎo)電子配對(duì)迷霧

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算實(shí)驗(yàn)室胡江平研究員和方辰研究員與合作者開展研究，提出可以利用拓?fù)湫再|(zhì)來(lái)確鑿地甄別鐵基超導(dǎo)體的不同s波配對(duì)對(duì)稱性。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論X》（Physical?Review?X）。超導(dǎo)態(tài)的最本質(zhì)特征是存在電子之間的兩兩配對(duì)，其配對(duì)的特性——配對(duì)對(duì)稱性是理解超導(dǎo)微觀機(jī)理的一個(gè)重要窗口。該研究提供了一種確鑿的實(shí)驗(yàn)可觀測(cè)量來(lái)區(qū)分鐵基超導(dǎo)體配對(duì)對(duì)稱性，同時(shí)對(duì)于今后尋找中心反演對(duì)稱（inversion?symmetric）的拓?fù)涑瑢?dǎo)體奠定了理論基礎(chǔ)：如果拓?fù)涑瑢?dǎo)體的配對(duì)對(duì)稱性是s波，那么其晶格結(jié)構(gòu)必須是非點(diǎn)式的，鐵基超導(dǎo)體正好就是這樣一個(gè)例子。

無(wú)線無(wú)源聲表面波應(yīng)變傳感技術(shù)新進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所王文課題組提出并實(shí)現(xiàn)了一種采用正交差分結(jié)構(gòu)的聲表面波應(yīng)變傳感器件新型設(shè)計(jì)方法，相關(guān)成果發(fā)表于《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)-傳感器雜志》（IEEE?Sensors?Journal）。研究人員將具有一定頻差的兩個(gè)聲表面波芯片正交設(shè)置于相同基座并封裝，利用其相反力敏極性及相似溫敏特性提升應(yīng)變靈敏度，實(shí)現(xiàn)良好的溫度自補(bǔ)償。同時(shí)結(jié)合有限元與微擾理論建立了傳感結(jié)構(gòu)的力敏機(jī)理分析模型。在無(wú)線無(wú)源傳感實(shí)驗(yàn)（無(wú)線傳感距離為1米）中獲得了高應(yīng)變靈敏度和測(cè)量分辨率，并在20℃～120℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了極高的溫度穩(wěn)定性，研究成果推進(jìn)了聲表面波應(yīng)變傳感技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。

基于量子隨機(jī)行走的哈爾隨機(jī)酉矩陣

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院金賢敏、唐豪課題組實(shí)現(xiàn)基于量子隨機(jī)行走的哈爾隨機(jī)酉矩陣。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical?Review?Letters）。這一研究工作在研究組基于三維光量子芯片實(shí)現(xiàn)各種量子行走的多年實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探討了新理論方案。通過(guò)對(duì)原理論方案進(jìn)行改進(jìn)，研究人員提出具體基于波導(dǎo)傳輸常數(shù)隨機(jī)擾動(dòng)的量子隨機(jī)行走理論模型，它有更加直觀的實(shí)驗(yàn)圖像，并經(jīng)過(guò)數(shù)值推導(dǎo)驗(yàn)證可符合哈爾測(cè)度。因此，實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)經(jīng)典隨機(jī)數(shù)控制飛秒激光直寫制備過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，從而在陣列中引入了不同強(qiáng)度的波導(dǎo)傳輸常數(shù)的擾動(dòng)值△β，它將在哈密頓量的對(duì)角線項(xiàng)引入擾動(dòng)值，將光子注入這樣的大規(guī)模三維光波導(dǎo)陣列，進(jìn)行量子隨機(jī)行走。

波導(dǎo)模式編碼量子邏輯門實(shí)現(xiàn)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)任希鋒研究組與浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戴道鋅團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)了片上波導(dǎo)模式編碼的兩比特量子邏輯門操作。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical?Review Letters）。經(jīng)典和量子信息應(yīng)用都需要大幅提高光子芯片的信息處理和通信能力，從而滿足日益增長(zhǎng)的光通信和互聯(lián)的需求。這一研究設(shè)計(jì)和研制了波導(dǎo)模式耦合器（TMDDC）、模式衰減器（MMA）等兩種新型多模光子器件，分別用于實(shí)現(xiàn)特定的模式相關(guān)耦合和模式相關(guān)衰減等功能;與此同時(shí)，研究人員進(jìn)一步將這些新型光子功能器件單片集成，首次展示了波導(dǎo)模式編碼的兩比特受控非門控操作。

固體核磁共振重耦技術(shù)及其應(yīng)用

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所固體核磁共振及催化化學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組（05T5組）侯廣進(jìn)研究員團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)介紹了固體核磁共振中的偶極重耦與化學(xué)位移各向異性重耦技術(shù)，及其在生物體系結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)評(píng)論》（Chemical?Reviews）。文章從同核偶極重耦、異核偶極重耦、化學(xué)位移重耦3個(gè)方面，簡(jiǎn)要介紹了其原理，并依據(jù)生物分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有重耦技術(shù)及其性能進(jìn)行了總結(jié)與比較;討論了重耦技術(shù)在生物體系中的具體應(yīng)用，涵蓋了核磁信號(hào)歸屬、大分子三維結(jié)構(gòu)測(cè)定、局域結(jié)構(gòu)測(cè)量、主客體相互作用測(cè)量、分子動(dòng)力學(xué)表征等諸多方面，詳細(xì)論述了基于多維多核關(guān)聯(lián)譜技術(shù)的測(cè)量方法。

無(wú)注入式多波長(zhǎng)單層半導(dǎo)體交變場(chǎng)驅(qū)動(dòng)發(fā)光器件

清華大學(xué)電子系寧存政教授等人在二維材料發(fā)光器件領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science?Advances）。通過(guò)將碰撞激子產(chǎn)生和發(fā)光機(jī)制引入到二維半導(dǎo)體材料發(fā)光器件中，實(shí)現(xiàn)了一種基于叉指電極結(jié)構(gòu)的無(wú)載流子注入的發(fā)光器件。不同于傳統(tǒng)的電注入發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，這一器件無(wú)需金屬半導(dǎo)體接觸、無(wú)需PN結(jié)（P型與N型半導(dǎo)體交界面形成的空間電荷區(qū)），充分利用二維半導(dǎo)體材料激子結(jié)合能大的特點(diǎn)，通過(guò)交變電場(chǎng)加速載流子，通過(guò)碰撞產(chǎn)生激子并輻射發(fā)光。這一器件還可以利用一對(duì)叉指電極同時(shí)激勵(lì)多片不連續(xù)的二維半導(dǎo)體材料同時(shí)發(fā)光，以及多種二維半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)發(fā)光。

影響收斂極限的因素探究（圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

日地空間

“嫦娥五號(hào)”月壤樣品中玄武巖研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張迪、蘇斌、陳意等人利用新近研發(fā)的橄欖石微量元素電子探針高精度分析方法，對(duì)“嫦娥五號(hào)”玄武巖巖屑中的橄欖石開展系統(tǒng)分析。隨著橄欖石鎂指數(shù)降低，其鈦含量先升高后降低，記錄了巖漿從早期鈦鐵礦不飽和到晚期鈦鐵礦飽和的演化過(guò)程，與低鈦玄武巖結(jié)晶演化趨勢(shì)一致。通過(guò)鎂指數(shù)最高的橄欖石的鈦含量計(jì)算獲得母巖漿TiO2含量為大約4.4wt%，進(jìn)一步證實(shí)“嫦娥五號(hào)”玄武巖屬于低鈦月海玄武巖。新發(fā)現(xiàn)不僅為未來(lái)研究月球年輕火山活動(dòng)機(jī)制提供了具體目標(biāo)，也為研究月球熱演化歷史奠定基礎(chǔ)。

新月球年代函數(shù)模型研究

中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室行星遙感團(tuán)隊(duì)岳宗玉、邸凱昌及合作者，利用“嫦娥五號(hào)”月球樣品的同位素年齡和著陸區(qū)撞擊坑統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在目前常用月球年代函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了新的更精確的年代函數(shù)模型，為月球和行星科學(xué)研究提供更精確的時(shí)間標(biāo)尺。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·天文學(xué)》（Nature?Astronomy）。2020年12月1日，“嫦娥五號(hào)”在月球正面風(fēng)暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近安全著陸，所返回樣品的同位素測(cè)量結(jié)果表明其年齡為20.3億年，與預(yù)期吻合?！版隙鹞逄?hào)”樣品年齡為月球年代函數(shù)的改進(jìn)提供了一顆珍貴的“金釘子”，是“嫦娥五號(hào)”樣品對(duì)月球科學(xué)研究的一個(gè)獨(dú)特貢獻(xiàn)。

華北地區(qū)東部臺(tái)陣環(huán)境噪聲橫向變化及其疫情響應(yīng)特征

中國(guó)地震局地球物理研究所王未來(lái)研究員等人給出了2020年疫情防控期間的華北臺(tái)陣噪聲水平分布特征。相關(guān)成果發(fā)表于《地震研究快報(bào)》（Seismological?Research?Letters）。這一研究利用華北地區(qū)流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測(cè)到的連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)，計(jì)算了各個(gè)臺(tái)站噪聲功率譜密度，并對(duì)華北地區(qū)地震環(huán)境噪聲隨時(shí)空變化的特征進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，利用地震臺(tái)站噪聲水平評(píng)估一個(gè)地區(qū)疫情防控的好壞不能僅僅根據(jù)噪聲能量下降的幅度，還需要考慮當(dāng)?shù)爻练e層厚度和人口密度等因素的影響;從臺(tái)址堪選角度看，在人口密度相當(dāng)?shù)臈l件下，應(yīng)盡量選擇第四系沉積層較薄的區(qū)域進(jìn)行臺(tái)站架設(shè)。相關(guān)成果在流動(dòng)地震臺(tái)陣布設(shè)中獲得應(yīng)用。

揭示同源太陽(yáng)爆發(fā)中磁繩反復(fù)形成的原因

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心劉潁、王瑞等人通過(guò)典型同源太陽(yáng)爆發(fā)事件對(duì)磁繩的能量累積過(guò)程進(jìn)行了深入的剖析。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》（The?Astrophysical?Journal）。同源日冕物質(zhì)拋射（CME）是指連續(xù)的CME從相同的太陽(yáng)活動(dòng)源區(qū)爆發(fā)出來(lái)。此類的CME爆發(fā)通常會(huì)跟極端空間天氣災(zāi)害性事件相聯(lián)系。連續(xù)的CME爆發(fā)會(huì)有很高的概率在這些CME之間產(chǎn)生相互作用，先行的CME也可以“預(yù)先調(diào)制”太陽(yáng)風(fēng)環(huán)境，為后來(lái)的CME創(chuàng)造更“有利”的傳播條件。該研究采用了新方法，準(zhǔn)確、定量地給出伴隨強(qiáng)烈磁浮現(xiàn)過(guò)程的磁場(chǎng)對(duì)消通量的虧損情況。

月海玄武巖成分圖解，四角星代表計(jì)算恢復(fù)的“嫦娥五號(hào)”玄武巖巖屑全巖數(shù)據(jù)（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

“嫦娥五號(hào)”玄武巖中橄欖石圖解，圖（b）是圖（a）中數(shù)據(jù)移動(dòng)平均的結(jié)果（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

日地空間

水星存在磁暴與環(huán)電流

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的宗秋剛教授團(tuán)隊(duì)在水星磁暴與環(huán)電流研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）和《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》。水星作為太陽(yáng)系中距離太陽(yáng)最近也是最小的一顆行星，擁有和地球類似的內(nèi)稟磁場(chǎng)，可以抵御太陽(yáng)風(fēng)的沖擊并形成磁層。由于水星的磁場(chǎng)強(qiáng)度只有不到地球磁場(chǎng)的百分之一，它所支撐的磁層在空間尺度上要比地球磁層小數(shù)十倍。此外，水星的大氣層在太陽(yáng)的炙烤之下也近乎逃逸殆盡，無(wú)法提供顯著的電離層。懸殊的尺度差異及電離層的缺失使得水星在比較行星研究中具有獨(dú)特的地位。然而，該研究揭示水星磁層中也會(huì)存在類似地球磁層中的環(huán)電流，并引發(fā)水星磁暴，這是第一次在地球之外的行星發(fā)現(xiàn)存在磁暴現(xiàn)象。

太陽(yáng)噴流研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)日冕觀測(cè)與選址技術(shù)研究組段雅丹等人探測(cè)到與同一耀斑相關(guān)的同源高能粒子，并使用這些觀測(cè)信息對(duì)噴流磁重聯(lián)過(guò)程進(jìn)行了診斷，相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》（The?Astrophysical?Journal?Letters）。太陽(yáng)噴流經(jīng)常發(fā)生在特殊的扇面-脊系統(tǒng)（fan-spine?configuration）中，與日冕磁零點(diǎn)磁重聯(lián)過(guò)程密切相關(guān)。這一研究首次成像觀測(cè)到了Type-Ⅲ型射電暴的同源加速電子流，即一個(gè)在日面快速移動(dòng)的射電源，基于其觀測(cè)特征和時(shí)間關(guān)系，他們發(fā)現(xiàn)Type-Ⅲ型射電暴和同時(shí)出現(xiàn)在日面上快速移動(dòng)的射電源都是由在零點(diǎn)重聯(lián)過(guò)程中產(chǎn)生的加速電子引起的。此外，文章還討論了準(zhǔn)周期快模磁聲波（QFP?wave）的產(chǎn)生與噴流相關(guān)。

利用行星光線偏折檢驗(yàn)廣義相對(duì)論

中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)基于前期的高精度天體測(cè)量技術(shù)，利用美國(guó)甚長(zhǎng)基線干涉陣（VLBA）完成了對(duì)木星引發(fā)的光線偏折的測(cè)量。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》（The?Astrophysical?Journal）。自1915年廣義相對(duì)論誕生以來(lái)，人們對(duì)廣義相對(duì)論的檢驗(yàn)就從未中斷。1919年太陽(yáng)引力偏折測(cè)量在亞角秒精度驗(yàn)證了廣義相對(duì)論，并被評(píng)價(jià)為“科學(xué)革命/新宇宙理論/牛頓思想被推翻”。中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)在2019年7月的一次國(guó)際會(huì)議上提出：太陽(yáng)系內(nèi)行星、大衛(wèi)星等引發(fā)的光線偏折的高精度高靈敏度天體測(cè)量，可為檢驗(yàn)廣義相對(duì)論及區(qū)分不同的引力理論提供新的途徑。這一研究首次考慮了多天體引力場(chǎng)引發(fā)光線偏折的疊加效應(yīng)。

從第三極至北極，變暖已超過(guò)高山灌木更新最優(yōu)溫度閾值

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究生態(tài)系統(tǒng)格局與過(guò)程團(tuán)隊(duì)蘆曉明、梁爾源等人對(duì)比研究了青藏高原與北極格陵蘭島地區(qū)的灌木更新動(dòng)態(tài)。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）。研究發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)30年代左右，青藏高原中南部地區(qū)灌木更新已達(dá)到種群更新峰值，格陵蘭地區(qū)灌木更新在60年代左右達(dá)到峰值。此后，這兩個(gè)地區(qū)的灌木更新呈顯著下降趨勢(shì)。升溫已超過(guò)灌木更新的最優(yōu)閾值，近幾十年升溫引起的水分脅迫是灌木更新下降的關(guān)鍵限制要素。這意味著，持續(xù)的氣候變暖已經(jīng)對(duì)高海拔、高緯度地區(qū)灌叢更新產(chǎn)生了抑制或減緩效應(yīng)。未來(lái)持續(xù)變暖，不僅有可能約束灌叢邊界的擴(kuò)張，還可能會(huì)對(duì)低海拔、低緯度地區(qū)的灌叢產(chǎn)生負(fù)面影響。

水星磁層示意圖（圖片來(lái)源于北京大學(xué)新聞網(wǎng)）

水星磁層環(huán)電流測(cè)試離子模擬結(jié)果與統(tǒng)計(jì)觀測(cè)對(duì)比圖（圖片來(lái)源于北京大學(xué)新聞網(wǎng)）

（本欄目責(zé)編：黃雪霜）