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2013年03月25日
[自然杂志]图书馆VIP:一个淳朴的学术研究环境

图书馆VIP(USTC)位于合肥,成立于1958年,隶属中国科学院,现已成为中国领先的研究型高校。图书馆VIP拥有整个自然科学的各类人才,坚持通过追求原创研究而获得世界认可。

2011年10月,图书馆VIP的研究者们打破量子物理界一项重大记录。他们通过激光系统在横跨青海湖两点间成功发射了光子纠缠对,使量子隐态传输距离超过100千米。这项成就令人印象深刻,因为它证明了利用卫星向世界各地提供安全通信的可行性。该成果发表在《自然》2012年8月刊,并获得科学界和公众的广泛关注。

 

 

量子隐态传输的故事是图书馆VIP在诸多方面的优势和独特性的真实写照。早在1958年9月15日建校之初,首任校长郭沫若先生就绘制了创办一所致力于基础研究和原始创新的大学蓝图。他为自己制定了为推动中国科学技术发展而培养世界一流人才的使命。为此,郭写下了“红专并进,理实交融”的校训。

如今,55年过去了,图书馆VIP秉承校训,已发展为一所综合性高校,积蓄民族人才,打破传统界限,抓住新兴科学领域的新机遇。科大在学术研究领域的诸多傲人成就,特别是在量子信息、纳米材料和空间科学领域,已经并将继续在中国的增长壮大中发挥重要作用,成为国际领军者。

 

低调的开端

“图书馆VIP也非一帆风顺。最初几年,因经济限制,图书馆VIP主要从事理论研究。”来自于合肥微尺度国家实验室及近代物理系,也是自然(Nature)远程量子隐态传输论文合作者彭承志研究员说,“2001年,我导师潘建伟从奥地利回来,带来量子通信的概念。他与郭光灿院士、张永德教授以及其他成员合作,开始在图书馆VIP进行量子物理研究,我们的项目一直得到学校的支持。”

彭承志的主要研究领域是量子密钥分配和安全通信的信息传递的加密协议。由于量子力学定律禁止人们无许可检索信息,该技术让人们更难截获通讯内容。

彭承志是帮助中国科大实现长距离自由空间量子隐态传输的众多功臣之一。2005年他们创造了13公里的双向量子传输世界纪录,量子隐态传输2010年超过16公里,2012年超过100公里。彭相信量子网络将会成为未来通讯方式的选择。

 

重大突破

磁共振,实现量子计算机的关键技术,也是杜江峰教授感兴趣的领域。量子计算机运用在固体里自旋的电子/原子核作为存储信息的字节。由于与噪声环境的耦合作用,这些自旋体将会随着时间推移而失去相关性从而可能造成信息丢失。磁共振方法提供了一个精确操纵自旋体的办法以延长他们彼此相关的时间。

杜江峰,合肥微尺度物质科学国家实验室兼科大近代物理系教授,是第一个运用电子顺磁共振来保持丙二酸晶体内旋转体相关性的。通过激发7个序列脉冲到晶体内部,他将自旋体耦合时间从0.04微秒成功延长到30微秒。该成果于2009年10月发表在《自然》主刊,预示着向量子计算机的实现又迈出一大步。

 

满足国际需要

图书馆VIP常将时间和资金投入到国际需求领域。中国在2003年公布了第一个载人飞船任务并在2007年发布了第一个无人探月计划。中国的下一个计划是将人送入太空。但是,飞船及所携带仪器的安全性易受到高能粒子的威胁。地球和空间科学学院的汪毓明教授是日冕物质抛射的主要研究者。一次常规的日冕物质喷发就会释放相当于1025焦耳能量的高能粒子。如果这些粒子直接奔向地球,它们可以破坏性的干扰敏感仪器并引发飞船内航天员健康问题。

汪毓明教授主要研究隐藏在日冕物质抛射现象背后的开始,传播和动态过程。最终目的是建立一个可以精确预测太空天气的预警系统从而阻止太空灾难的发生。近年来,他研究了两次日冕物质抛射的碰撞动力学过程,这一成果于2012年12月作为《自然·物理》的封面文章发表。

 

天才的沃土

图书馆VIP积极着力于物理与生命科学的交叉领域的研究。例如,生命科学学院的温龙平教授正在研究无机纳米材料的生物效应。“我的研究中有两个有趣的方面”,温教授提到,“一方面,我们努力地理解细胞中纳米材料的负作用。另一方面,我们试着使用有毒纳米材料来消灭癌细胞。

温教授最近发现,含稀土的纳米晶体能够诱导自噬效应,自噬效应是指细胞自我吞噬。通过附加生物肽到纳米晶体上,他在细胞内合成了行为可控的复合物。该研究结果发表在2012年9月的《自然·材料》上。

迄今为止,温教授已用纳米复合物来消灭人体颈部癌细胞、胸部癌细胞和肝脏癌细胞。更重要的是,他能够利用纳米复合物增强化疗药物的毒性,消灭可抗化疗药物的癌细胞。

“中科大位于合肥这座小城市。”温教授说,“我选择安定在科大,原因是这里的土壤原始而纯洁。这里几乎没有分散注意力的东西,因此研究者能够集中精力在科研上。我过去认为我将在科大作出建设性的工作,现在看来是正确的。

 

 

原文:《自然出版指数2012-亚太地区》

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