提高体外诊断技术水平，量子点液态芯片实现中国智造

提高体外诊断技术水平，量子点液态芯片实现中国智造上海交通大学3月25日宣布，该校材料科学与工程学院、张江高等研究院研究员李万万领衔的团队与企业开展合作，历时18年，实现从量子点荧光微球、检测分析仪到配套检验试剂完整全链条技术突破，研发出量子点液态生物芯片多指标体外检测系统，创建了具有自主知识产权的量子点液态生物芯片技术平台。该成果不仅有利于提高中国的体外诊断技术水平，还打破了国际垄断。液态生物芯片对核酸和蛋白类标志物均适用，其检测通量大，检测灵敏高，可同时分析单管样本中的数十种目标物，检测效率显著提升，对临床实验室检测具有革命性推动作用。（中国新闻网）

研究人通过可扩展量子点棋盘实现量子计算突破

研究人通过可扩展量子点棋盘实现量子计算突破承载16个量子点交叉阵列的量子芯片照片，与棋盘图案无缝集成。每个量子点就像棋盘上的棋子，都可以通过字母和数字坐标系进行唯一识别和控制。图片来源：MariekedeLorijnforQuTech。图片来源：MariekedeLorijnforQuTech量子点可用于容纳量子计算机的基础构件--量子比特。目前，每个量子位都需要自己的寻址线和专用控制电子设备。这非常不切实际，与当今的计算机技术形成了鲜明对比，在当今的计算机技术中，数十亿个晶体管只需几千条寻址线即可运行。代尔夫特理工大学（TUDelft）和应用科学研究组织（TNO）合作成立的QuTech公司的研究人员开发出了一种类似的量子点寻址方法。就像用字母（A到H）和数字（1到8）组合来寻址国际象棋棋子的位置一样，量子点也可以用水平线和垂直线组合来寻址。棋盘上的任何一点都可以通过字母和数字的特定组合来定义和寻址。他们的方法将最先进的技术提升到了一个新水平，实现了16量子点系统在4×4阵列中的运行。第一作者弗朗切斯科-博尔索伊解释说："这种解决量子点问题的新方法有利于扩展到多个量子位。如果使用一根线控制和读出单个量子位，那么数百万个量子位就需要数百万根控制线。这种方法不能很好地扩展。但是，如果使用我们的棋盘式系统来控制量子位，那么数百万量子位只需"使用"数千条控制线即可寻址，其比例与计算机芯片非常相似。线路的减少为量子比特数量的扩展提供了前景，是量子计算机的一个突破，量子计算机最终将需要数百万量子比特。"提高数量和质量量子计算机不仅需要数百万量子比特，量子比特的质量也极为重要。最后一位作者兼首席研究员门诺-维尔德霍斯特（MennoVeldhorst）说："就在最近，我们已经证明，这些类型的量子比特可以以99.992%的保真度运行。这是所有量子点系统中最高的，意味着每万次操作的平均误差不到1次。通过开发复杂的控制方法和使用锗作为宿主材料，这些进步成为可能，因为锗具有许多有利于量子运行的特性"。量子模拟的早期应用由于量子计算正处于早期发展阶段，因此我们有必要考虑如何以最快的速度实现实用的量子优势。换句话说：量子计算机何时才能比传统超级计算机"更好"？一个明显的优势是可以模拟量子物理，因为量子点的相互作用是基于量子力学原理的。事实证明，量子点系统可以非常有效地进行量子模拟。Veldhorst说："在最近发表的另一篇文章中，我们展示了锗量子点阵列可用于量子模拟。这项工作是首次使用标准半导体制造材料进行的相干量子模拟。我们能够对共振价键进行初级模拟。虽然这项实验仅基于一个小型装置，但在大型系统上执行此类模拟可能会解决物理学中的长期问题。"未来工作Veldhorst总结道："令人兴奋的是，我们在向更大系统扩展、提高性能以及获得量子计算和模拟机会方面迈出了几步。一个悬而未决的问题是，我们能将这些棋盘式电路做多大，如果存在限制，我们是否能利用量子链路将许多棋盘式电路互连起来，从而构建更大的电路。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381635.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381635.htm

中国首条量子芯片生产线诞生 “量子芯片冰箱”研制成功

中国首条量子芯片生产线诞生“量子芯片冰箱”研制成功“量子芯片中的超导材料对环境敏感度较高，容易和空气中的氧气、水分子产生化学反应，就像食物暴露在空气中’氧化腐烂’，量子芯片如果不妥善保存，也会因为‘不新鲜’而无法使用。本源量子团队采用高真空存储技术，自主研发了这台量子芯片高真空存储箱，它可以为量子芯片提供高真空的保存环境，就像是量子芯片的‘冰箱’，研发人员用它调节存储空间的室内压强，从而给量子芯片‘保鲜’。避免其失去效用。”安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙介绍道。资料图据悉，本源量子是中国第一家量子计算公司，拥有国产首个工程化超导量子计算机，致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，目前已建设全国第一条量子芯片生产线，发布国内首个量子芯片设计工业软件“Q-EDA”本源坤元，为实现我国量子芯片的国产自主可控及产业化生产，已自研出量子芯片无损探针台、量子芯片激光退火仪等多套量子芯片工业母机。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349539.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349539.htm

二合一：量子点的突破同时结合了激光和LED的能力

二合一：量子点的突破同时结合了激光和LED的能力艺术家对胶体量子点（彩色六边形）从溶液（一滩液体）中投射到光栅（一组水平线）上，并通过电（闪电般的痕迹）或光学（来自右边的狭窄白色光束）激发，产生多色输出（光束从中间向左下方扩散）的表现。资料来源：AlbinGuyot洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个团队已经克服了在技术上可行的基于胶体量子点技术的高强度光发射器的关键挑战，产生了既能作为光学激励激光器又能作为高亮度电驱动发光二极管（LED）工作的双功能器件。正如《先进材料》杂志所描述的那样，这一进展代表了迈向电泵送胶体量子点激光器或激光二极管的一个关键里程碑，这种新型设备的影响将跨越众多技术，包括集成电子和光子学、光学互连、片上实验室平台、可穿戴设备和医疗诊断。"对胶体量子点激光二极管的探索代表了世界范围内旨在实现基于溶液加工材料的电泵浦激光器和放大器的努力的一部分，"洛斯阿拉莫斯化学部门的科学家和该研究的团队负责人维克多-克里莫夫说。"这些设备因其与几乎任何基底的兼容性、可扩展性和与片上电子和光子学（包括传统的硅基电路）的易于集成而被有着急迫的需求。"与标准的LED一样，在该团队的新设备中，量子点层充当了一个电驱动的光发射器。然而，由于每平方厘米超过500安培的极高电流密度，这些器件表现出前所未有的亮度，每平方米超过100万坎德拉（坎德拉衡量在特定方向发射的光功率）。这种亮度使它们非常适合于日光显示器、投影仪和交通灯等应用。量子点层还表现为一个高效的波导放大器，具有较大的净光学增益。洛斯阿拉莫斯团队用一个包含所有电荷传输层和电泵所需其他元素的全功能LED型设备堆栈实现了窄带发光。这一进展为备受期待的电泵送发光演示打开了大门，这一效果将使胶体量子点发光技术得以全面实现。胶体量子点半导体纳米晶体--或胶体量子点--是实现包括激光二极管在内的照明设备的有吸引力的材料。它们可以通过中等温度的化学技术以原子级精度制备。此外，由于它们的尺寸很小，与电子波函数的自然范围相当，量子点表现出离散的类似原子的电子状态，其能量直接取决于颗粒大小。这种所谓的"量子尺寸"效应的结果可以被利用来将发光线调到所需的波长，或设计一个支持多波长发光的多色增益介质。从量子点电子状态的特殊原子状光谱衍生出的其他优势包括低光学增益阈值和抑制发光特性对器件温度变化的敏感性。解决电泵挑战的创新设计大多数量子点发光研究都采用了短光脉冲来激发光学增益介质。用电驱动量子点实现发光是一项更具挑战性的任务。通过他们的新设备，洛斯阿拉莫斯研究小组向这一目标迈出了重要一步。实验室主任的博士后和量子点团队的首席设备专家NamyoungAhn说："挑战在于电和光设备的设计领域。特别是该设备的电荷注入结构必须能够产生和维持激光作用所需的非常高的电流密度。同一装置还必须表现出低的光学损耗，以使得不抑制在薄的量子点活性介质中产生的增益。"为了提高光学增益，该团队开发了新的纳米晶体，他们称之为"紧凑成分分级量子点"。"这些新型量子点的特点是由于内置的成分梯度而抑制了奥格重组，并且当组装在作为光学增益介质的密实固体中时，同时表现出较大的增益系数，"量子点团队的博士后ClémentLivache说，他对制造的器件进行了光谱研究。"这有助于在一个复杂的电致发光结构中实现净光学增益，在这个结构中，一个薄的、可放大光的量子点层与多个吸收光的电荷传导层相结合。"为了促进光的放大，研究人员还减少了他们设备中的光学损失。特别是，他们重新设计了电荷注入架构，去掉了有光学损耗的金属类材料，用适当优化的低吸收率有机层代替。此外，他们还设计了一个器件的截面轮廓，以减少高吸收性电荷传输层中的光场强度，同时增强量子点增益介质中的光场强度。最后，为了实现激光振荡，所开发的器件还补充了一个光腔，该光腔被制备成一个周期性的光栅，被集成到器件的一个电极中。这个光栅作为一个所谓的分布式反馈谐振器，允许光在量子点层的横向平面上循环，从而实现多通道放大。最后的挑战科学家利用光学激励达到了发光效果，由于通过电流产生的过多热量导致器件性能下降，因此没有观察到使用电泵的发光效果。这是展示电驱动激光振荡需要解决的最后一个挑战。就在几年前，由于超快的奥格衰变、量子点LED的电流密度不足以及在同一设备中结合电致发光和发光功能的困难等问题，电泵送胶体量子点激光器被广泛认为是不可能的。洛斯阿拉莫斯量子点团队的成果展示了对大多数这些问题的实际解决方案，表明功能性量子点激光二极管已近在眼前。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360735.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360735.htm

量子技术的新基石：量子点和扭曲光

量子技术的新基石：量子点和扭曲光通过量子点源设计基于粒子内和粒子间轨道角动量纠缠态的灵活平台方案。资料来源：NicolòSpagnolo量子点：桥梁技术量子点（QDs）是一种具有巨大潜力的微小粒子。来自罗马萨皮恩扎大学、巴黎萨克雷大学和那不勒斯费德里科二世大学的研究团队将OAM的特性与量子点的特性相结合，在两种尖端技术之间架起了一座桥梁。他们的研究成果发表在同行评审金牌娱乐《先进光子学》（AdvancedPhotonics）杂志上。拟议协议的概念方案。以近乎确定性的方式操纵由QD光源产生的单光子的偏振和OAM，通过q板使两个自由度相互作用，产生粒子内纠缠态。在粒子间机制中，两个光子在由偏振和OAM组成的混合空间中以特定状态为特征，通过分束器发生干涉。通过对重合次数的后选择，实现了一个概率纠缠门。资料来源：AlessiaSuprano创新在哪里？他们建造的这座桥可以灵活地用于两个目标。首先，它可以制造在OAM偏振空间内纠缠的纯单光子，研究人员可以直接对其进行计数。其次，这座桥还能制造量子世界中强相关的光子对。它们是纠缠在一起的，因此每个单光子的状态都不能独立于另一个光子的状态来描述，即使它们相距甚远。这对量子通信和加密来说意义重大。这个新平台有可能在粒子内部和粒子之间创建混合纠缠态，所有这些都属于高维希尔伯特空间。一方面，研究小组实现了纯单光子的产生，其量子态在混合OAM极化域内表现出不可分离性。通过利用几乎确定性的量子源与q板（一种能够根据单光子偏振调整OAM值的设备）的结合，研究人员可以通过单光子计数直接验证这些状态，从而避免了预示过程的需要并提高了生成率。另一方面，研究小组还利用单光子内部的不可分性概念作为资源，生成在混合OAM偏振空间内具有纠缠性的单光子对。罗马萨皮恩扎大学物理系量子信息实验室主任FabioSciarrino教授对此评论说："提出的灵活方案代表着高维多光子实验向前迈进了一步，它可以为基础研究和量子光子应用提供一个重要平台。"对量子技术的影响从本质上讲，这项研究标志着在追求先进量子技术的道路上迈出了重要一步。这就好比连接了两座大城市。这种连接为量子计算、通信以及更多领域带来了令人兴奋的可能性。因此这不仅是科学，更是未来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396377.htm

ORNL科学家演示新型qudits量子点 64维量子空间蕴含巨大潜力

ORNL科学家演示新型qudits量子点64维量子空间蕴含巨大潜力在2022年7月27日发布于《自然·通讯》期刊上的一篇文章中，橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们，介绍了一种可让量子计算机以光子形式存储更多信息的强大技术。据悉，传统计算机以二进制比特位（0或1）来存储和处理信息，但量子计算机则通过可借助量子比特的“叠加态”而极大地提升这种能力。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327093.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327093.htm