Ⅰ 中國目前有哪些達到世界領先水平的科技
航天領域,中國航天事業不斷取得新突破,已經成為航天強國,從北斗導航,高分辨觀測,到載人航天,探月工程,直到近期中國空間站的建立,都顯示了中國航天的實力。
Ⅱ 2013年中國十大先進技術
2013年中國十大科技成就
探索宇宙空間、操縱量子世界、逆轉生命時鍾……2013年,中國科技工作者走過了令世界矚目的一年。多項「諾獎級」的成就,見證了以艱苦攻關著稱的中國科學家努力終獲回報。
1.嫦娥三號登陸月球、神舟十號飛船和天宮一號交會對接
12月15日,「嫦娥三號」攜帶的「玉兔」月球車在月球開始工作,標志著中國首次地外天體軟著陸成功。這也是人類時隔37年再次在月球表面展開探測工作。
作為一項龐大的系統工程,探月任務成為中國科技工業綜合實力的一次完美展現。准時發射,精確入軌,穩定落月,創新探索,嫦娥三號的每一步都代表著中國航天新的進步。美國和前蘇聯達到這樣一個目標,都經過了20次以上的任務,我們是用三次就實現這樣一個目標。
2、實現量子反常霍爾效應
清華大學薛其坤院士領銜的團隊2013年成功觀測到「量子反常霍爾效應」,被楊振寧稱為諾獎級的科研成果。「量子反常霍爾效應」的實現既是理論物理領域的突破,又具有極高的商用價值。量子霍爾效應是整個凝聚態物理領域最重要、最基本的量子效應之一。我們使用計算機的時候,會遇到計算機發熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因為常態下晶元中的電子運動沒有特定的軌道、相互碰撞從而發生能量損耗。而量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規則,讓它們在各自的跑道上「一往無前」地前進,「這就好比一輛高級跑車,常態下是在擁擠的農貿市場上前進,而在量子霍爾效應下,則可以在『各行其道、互不幹擾』的高速路上前進。」
量子霍爾效應的產生需要非常強的磁場,而量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場,在零磁場中就可以實現量子霍爾態,更容易應用到人們日常所需的電子器件中。現代晶元處理器消耗約100瓦的功率,其中有約80%浪費在晶體管材料的能耗。量子反常霍爾效應可以解決電子設備的問題發熱,讓元器件集成密度大大提高,「上千億次的計算機能夠集成濃縮成一部Pad掌上電腦,或者迷你Pad,走進尋常百姓家,這完全有可能。」
3、使用小分子化學物質誘導多能幹細胞,逆轉生命時鍾。
北京大學鄧宏魁教授領導的團隊2013年成功使用4種小分子化學物質,將小鼠的皮膚細胞誘導成全能幹細胞並克隆出後代。與克隆羊「多莉」的技術相比,誘導多能幹細胞技術是更簡便和徹底的克隆方式。
傳統觀點認為,哺乳動物細胞只有在胚胎的早期發育階段具有分化為各種類型組織和器官的「多潛能性」,而隨著生長發育分化成為成體細胞之後會逐漸喪失這一特性。人類一直在尋找方法讓已分化的成體細胞逆轉(脫分化),使之重新獲得類似胚胎發育早期的「多潛能性」,並將其重新定向分化成為有功能的細胞或器官,應用於治療多種重大疾病。通過藉助卵母細胞進行細胞核移植(傳統克隆)或者使用特定物質誘導(iPS)的方法,體細胞被證明可以被進行「重編程」獲得「多潛能性」。日本人山中伸彌曾以病毒誘導法獲得iPS細胞,獲得2012年諾獎。而鄧宏魁團隊使用小分子化學物質替代病毒,大大提高了技術安全性,具有革命性意義。
4、艾滋病感染粘膜疫苗研究取得重大進展
清華大學張林琦、香港大學陳志偉和中科院廣州生物醫葯與健康研究院陳凌的研究團隊三方合作,於2013年完成了艾滋病感染黏膜疫苗在恆河猴體內的臨床前試驗研究,看清了預防艾滋病的「攀登珠峰之路」。
該團隊發現這種黏膜疫苗可以大大提高針對艾滋病病毒的T和B淋巴細胞的免疫能力,從而可以有效地抑制病毒在體內的復制與傳播。
艾滋病被發現的30多年以來,已導致2500萬人死亡,至今全球仍有3300萬感染者人體內的各類粘膜是艾滋病毒感染的主要途徑,該疫苗如能最終進入臨床試驗並證實有效,將對阻斷和減緩艾滋病毒通過粘膜途徑感染(性接觸)在普通人群中的流行具有重大科學意義和社會意義。
張林琦形容說,過去的艾滋病載體疫苗、DNA疫苗和重組蛋白疫苗等都只能打中艾滋病毒的「手腳」,粘膜疫苗則有望最終打中「心臟」。
5、中科大測出量子糾纏速度下限(光速的10000倍)
相距遙遠的兩個量子會呈現關聯性,影響其中一個粒子時,另一個也會發生反應,這就是被愛因斯坦稱為「鬼魅般超距作用」的量子糾纏。我們知道,愛因斯坦的相對論認為光速是物質傳播的最大速度,而中科大70後青年物理學家潘建偉院士的團隊測出,量子糾纏的速度下限比光速高四個數量級(可理解為30億公里每秒)。
這一成果標志著我國在自由空間量子物理實驗領域繼續保持著國際領先地位,另一方面也為未來基於量子科學實驗衛星進行大尺度量子理論基礎檢驗、探索如何融合量子理論與愛因斯坦廣義相對論奠定了必要的技術基礎。
中國科學技術大學潘建偉院士是國際量子信息實驗研究領域的傑出科學家。他12年前回國組建實驗室,為中國在該領域迅速走到世界前列作出了突出貢獻,並培養了一批科技英才。潘建偉院士與他所在的中科院量子科技先導專項協同創新團隊,2013年還實現了單個量子高維度存儲、星地量子通信地面驗證等,繼續向著建立實用的全球性量子通信網路穩步邁進,幫助中國在「絕對保密」的量子通信這個未來戰略性領域繼續領跑全球。
6、成功研發世界第一個半浮柵晶體管(SFGT)
復旦大學微電子學院張衛教授團隊研發出世界第一個半浮柵晶體管(SFGT),這是我國微電子器件領域首次領跑世界。半浮柵晶體管(SFGT)作為一種新型的微電子基礎器件,它的成功研製將有助於我國掌握集成電路的核心技術,從而在晶元設計與製造上逐漸獲得更多話語權。2013年8月9日出版的《科學》雜志(Science)刊發了張衛團隊關於半浮柵晶體管(SFGT,Semi-Floating-Gate Transistor)的科研論文。
新型晶體管可在三大領域應用 擁有巨大的潛在市場:作為一種新型的基礎器件半浮柵晶體管(SFGT)可應用於不同的集成電路、還可以應用於DRAM領域以及主動式圖像感測器芯(APS)。
7、世界首個存儲單光子量子存儲器,量子計算機的研發前進了一大步
中國科學技術大學中科院量子信息重點實驗室的史保森教授領導的研究小組在國際上首次實現了攜帶軌道角動量、具有空間結構的單光子脈沖在冷原子系綜中的存儲與釋放,證明了建立高維量子存儲單元的可行性,邁出了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的關鍵一步。
這是量子計算機的基礎。量子計算機的研發向前邁進了一大步!
8、成功研發H7N9禽流感病毒疫苗株
2013年3月,中國首次發現人感染H7N9禽流感病毒病例,隨即展開了一場病毒阻擊戰。截至2013年5月31日應急響應終止,中國內地共報告131例確診病例,其中康復78人,在院治療14人,死亡39人。
中國科技部4月初啟動了科技應急防控研究項目,重點推進臨床診斷試劑開發、疫苗研製等工作。國家禽流感參考實驗室主任陳化蘭及其團隊迅速揭示了新型H7N9流感病毒的來源,分別在5月和7月的《科學》雜志上發表文章,解析禽流感病毒重配機制和傳播可能性。
10月,浙江大學附屬第一醫院李蘭娟院士團隊成功研發H7N9禽流感病毒疫苗株。這是中國自主研發的首例流感病毒疫苗株,改變了我國一直以來流感疫苗株依賴國外進口的歷史。
9、世界最長碳納米管
納米層面的碳材料製造技術是當前材料科學界最熱門的研究領域之一。碳納米管是迄今發現的力學性能最好的材料之一,其單位質量上的拉伸強度是鋼鐵的276倍,遠遠超過其他材料。
清華大學魏飛教授團隊成功制備出單根長度達半米以上的碳納米管,創造了新世界紀錄,這也是目前所有一維納米材料長度的最高值。魏飛教授還表示,「目前我們正在從事一米以上碳納米管的制備,下一步我們希望能夠制備出公里級以上長度並具有宏觀密度的碳納米管。這些工作將為太空天梯的制備開啟一線曙光。」
10、天河2號重奪世界超級計算機頭名
2013年6月,國防科技大學研製的中國超級計算機「天河二號」以每秒33.86千萬億次的浮點運算速度,成為全球最快的超級計算機,並且比第二名快了近一倍。繼2010年「天河一號」首次奪冠之後,我國「天河」系列計算機再次登上世界超級計算機500強排名榜首。在11月份的排名中,天河2號再次蟬聯冠軍!
Ⅲ 中國在光量子技術中取得了哪些成就
中國通信技術試驗衛星二號發射成功
通信技術試驗衛星二號由中國航天科技集團公司八院抓總研製,是我國新一代大容量通信廣播試驗衛星,主要用於衛星通信、廣播電視、數據傳輸等業務,並開展多頻段、寬頻高速率數據傳輸試驗驗證。
2017年1月5日23點18分,長征三號乙運載火箭,成功將通信技術試驗衛星二號送入預定軌道。這也是長征火箭第245次發射。
2、1月20日:中國星地高速相干激光通信實驗成功
由中科院上海光學精密機械所牽頭研製的星地高速相干激光通信載荷是2012年在中科院支持下啟動,2016年8月16日實驗載荷搭載「墨子號」量子衛星發射升空。
2016年12月28日至2017年1月15日開展了首輪在軌測試,實現了星地距離1000公里以上,低仰角(20度左右)情況下,下行單路通信速率5.12Gbps,並成功進行了圖像傳輸,圖片清晰;同時也進行上行PPM調制直接通信,通信速率20Mbps。
星地相干激光通信載荷總指揮陳衛標介紹,這是我國首次開展星地高速相干激光通信試驗,在軌測試的完成,表明該載荷已具備持續開展雙向激光通信實驗的能力,對我國高速相干激光通信技術來說,具備里程碑的意義。
Ⅳ 我國實現獨立量子存儲器間的遠距離糾纏,我國在這項技術上處於什麼地位
說明我國在這項技術上投入了很多的研究成本,才能夠實現這樣的地位,也說明我國已經完全掌握了這樣的技術,處於一個頂尖的地位。
Ⅳ 潘建偉團隊實現獨立量子存儲器間遠距離糾纏,量子儲蓄的技術難度有多大
最近科技領域又有一個重大消息,中國科技大學宣布,該校研究團隊最近成功地將光存儲時間提高到1小時,大大改進了8年前由德國團隊創造的1分鍾的世界紀錄,並向實現量子U盤邁出了重要一步。
量子通信需要量子存儲和糾纏交換技術來實現量子信息的遠距離中繼傳輸。因此,作為存儲和釋放信息的關鍵量子邏輯器件,量子存儲器是量子計算和量子網路通信的關鍵技術之一,它直接影響到量子通信的可行性。這對量子通信的可行性有直接影響。如何提高存儲器的容量和速度以實現高效的量子通信,已經成為一個熱點和難點問題。在提高量子存儲器的容量方面,基於軌道角動量(OAM)的量子存儲器可以顯著提高量子網路的信息容量,這對於構建大容量信息網路具有重要意義。
Ⅵ 中國近代十大科技成就有哪些呢
1.嫦娥三號登陸月球、神舟十號飛船和天宮一號交會對接
2、實現量子反常霍爾效應
3、使用小分子化學物質誘導多能幹細胞,逆轉生命時鍾
4、艾滋病感染粘膜疫苗研究取得重大進展
5、中科大測出量子糾纏速度下限(光速的10000倍)
6、成功研發世界第一個半浮柵晶體管(SFGT)
7、世界首個存儲單光子量子存儲器,量子計算機的研發前進了一大步
8、成功研發H7N9禽流感病毒疫苗株
9、世界最長碳納米管
10、天河2號重奪世界超級計算機頭名
Ⅶ 中科大科研團隊再登《Nature》封面,從此量子通訊不受距離限制
量子通信是當下熱門的科研話題之一。
但由於光子的衰減,量子通信會被距離所限制, 這些光子就正如神話故事裡的「牛郎」和「織女」一樣,被分隔在光纖兩端 。
如果說牛郎織女可以靠著「鵲橋」每隔一年相會一次。
那麼在量子世界裡,能讓「光子牛郎」和「光子織女」相遇的「鵲橋」就是 「量子中繼」 。
中國科學技術大學郭光燦院士團隊 李傳鋒、周宗權研究組 利用固態量子存儲器和外置糾纏光源,首次實現兩個 吸收型量子存儲器之間的量子糾纏 ,並演示了多模式量子中繼。
該研究成果登上國際著名學術期刊《Nature》新一期封面,這也是中國量子存儲和量子中繼領域的重大進展。
受限於光子數在光纖中的指數衰減,遠程量子糾纏的傳輸距離被限制在百公里水平。
中科大科研團隊是這么描繪遠程量子糾纏傳輸難題:「通過光纖向距離一千公里外的地方每秒發射一百億個光子,要花三百年才能接收到一個光子。」
距離問題,就成了當下量子網路建設亟待解決的問題之一 。
為此,科學家們提出量子中繼的思想,即將遠距離傳輸劃分為若干短距離基本鏈路,先在基本鏈路的兩個臨近節點間建立可預報的量子糾纏,然後通過糾纏交換技術進行級聯,從而逐步擴大量子糾纏的距離。
通俗易懂來講: 如果直接發送光子很困難,那麼可以像短跑接力一樣,將光子分段傳輸,從而實現遠距離通信。
這其中的技術核心是量子存儲技術,作為量子中繼的核心器件, 量子存儲器對光子比特進行緩存,並用於儲存光子糾纏態 。
而當前業內一直研究的課題,就是 提升糾纏連接效率 。
目前,國際上的研究者已在冷原子氣體和單量子系統中實現量子中繼的基本鏈路,但均基於 發射型量子存儲器 構建,其糾纏光子是由存儲器本身發射出來的。此前,李傳鋒教授在接受新華社采訪時表示:發射型量子存儲器,要麼一次只能傳輸1個量子,效率低;要麼一次傳輸多個量子,但精確率低。
這種架構難以同時支持確定性光子發射和多模式復用存儲,限制了糾纏分發的速率。
而此次李傳鋒、周宗權研究組的 吸收型量子存儲器 的量子中繼架構,把量子存儲器和量子光源分離開來,故能同時兼容確定性光子源和多模式復用, 是目前理論上通信速率最優的量子中繼方案 。
簡單來說, 存儲和發射分離開來,可以保證傳輸時的精確度。
此前,李傳鋒、周宗權研究組長期從事基於稀土離子摻雜晶體的固態量子存儲器的研究。
早在2015年,該團隊就首次利用光子的空間自由度實現復用量子存儲,存儲維度數達到51維,至今保持固態量子存儲維度數最高水平。
此後,研究組還進一步證明他們的存儲器可以在時間和頻率自由度實現任意脈沖操作,代表性的操作包括脈沖排序、分束、分頻、異頻光子合束和窄帶濾波等。
在本次實驗里,研究組研究的是 基於稀土離子摻雜晶體 的固態量子存儲,這種存儲器利用兩塊1.4毫米厚的摻釹釩酸釔晶體,分別處理光的兩種正交偏振態。
基於獨創的「三明治」結構,每對糾纏光子中的一個光子被三明治型量子存儲器所存儲,然後,每對糾纏光子中的另一個光子會同時傳輸至中間站點,這就實現了量子中繼。
《Nature》雜志審稿人對此次的研究成功給予高度評價並表示:「這是在地面上實現遠距離量子網路的一項重大成就。」
總結來講,這次研究成果就是如何讓單個微弱的糾纏態光子在光纖中盡可能遠的傳輸,傳輸的其實依然是量子密鑰,距離真正的「量子+通訊」還有一定距離。
但這依然是中科大這些年量子通訊領域一系列進步的延續,也延續著該領域的國際領先地位。
目前來看, 中國已經走在了國際量子通信領域的前列。
一方面,中國擁有世界上最好的光纖資源,這為其大規模實施量子通信提供了土壤。另一方面,行業頭部企業在產品上的突破和通信巨頭的入局,國內外相關標准制定的推進,也為量子通信低成本產業化帶來可能。
在未來, 信息安全本身是一個剛需、龐大的市場,而量子通信作為信息安全中的重要戰略產業 ,也將一直保持行業技術突破,直到我國實現「量子霸權」。
對於今後的研究方向,李傳鋒教授表示:下一步,研究組將繼續提高量子存儲器的各項指標,並採用確定性糾纏光源,從而大幅提高糾纏分發的速率,努力實現超越光纖直接傳輸的實用化量子中繼器。
我們也期待中科大科研團隊能在未來有更大的突破。
Ⅷ 潘建偉團隊實現了獨立量子存儲器間的遠距離糾纏,量子儲蓄技術難度有多大
中國科學技術大學潘建偉及其同事包小輝、張強等,將長壽命冷原子量子存儲技術與量子頻率轉換技術相結合,採用現場光纖在相距直線距離12.5公里的獨立量子存儲節點間建立糾纏。潘建偉團隊實現了獨立量子存儲器間的遠距離糾纏,量子儲蓄技術難度有多大?
Ⅸ 中國有哪些領域的科技是領先世界的
水稻雜交技術。袁老的畢生心血,不但解決了我國吃飯難問題,而且為世界糧食問題做出了巨大的貢獻。拿個諾貝爾不成問題,感謝袁老。
Ⅹ 中國什麼科技在世界上排第一
核聚變發電技術中國在世界上排第一。