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郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在基于人工合成維度的量子模擬方面取得重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、許金時(shí)、韓永建等人將攜帶不同軌道角動(dòng)量的光子（又稱為渦旋光子）束縛在簡并光學(xué)諧振腔內(nèi)，通過引入光子的自旋軌道耦合人工合成了一維的拓?fù)渚Ц瘢瑸橥負(fù)淞孔幽M開創(chuàng)了一種新的方法。

電子模擬功率負(fù)載是一種利用電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及電力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。用于對各種直流電源進(jìn)行考核實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，主要作用是替代傳統(tǒng)的實(shí)際耗電方式運(yùn)行的電阻型功率負(fù)載進(jìn)行相關(guān)的功率實(shí)驗(yàn)，與電阻型負(fù)載相比它有以下的優(yōu)點(diǎn)：在完成測試功率實(shí)驗(yàn)的前提下，將待試設(shè)備的輸出能量反饋到電網(wǎng)，節(jié)約了能源，不產(chǎn)生大量的熱能，避免了試驗(yàn)場所溫度升高。并且具有如下幾項(xiàng)特點(diǎn)： 1.不需體積龐大的電阻箱及冷卻設(shè)備，節(jié)約了安裝空間。體積小，重量輕。 2.模擬的功率連續(xù)可調(diào)，使用范圍增加。 3.采用能量回饋方式，試驗(yàn)場所不必配備大容量的電源，降低了供電容量的開支。 4.反饋的電能可設(shè)為超前無功的形式，對電力系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。 應(yīng)用范圍與市場前景： 該電子模擬功率負(fù)載可普遍應(yīng)用于通訊電源出廠試驗(yàn)、各種整流柜出廠試驗(yàn)、牽引動(dòng)力試驗(yàn)、大功率充電電源試驗(yàn)、蓄電池放電試驗(yàn)、電機(jī)出廠試驗(yàn)、柴油機(jī)汽油機(jī)出廠試驗(yàn)、汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)、電解電鍍電源出廠試驗(yàn)等場合。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對能源的要求及試驗(yàn)自動(dòng)化的要求越來越高，工業(yè)、交通等場合越來越需要大功率試驗(yàn)手段，能源的緊缺使得能耗的費(fèi)用也越來越高，基于節(jié)約能源減少開支和試驗(yàn)自動(dòng)化的要求，該裝置將有廣泛的應(yīng)用前景。 經(jīng)濟(jì)效益分析： 設(shè)備投資用所節(jié)約的電費(fèi)在一至兩年內(nèi)收回；若考慮使用該設(shè)備后節(jié)省了供電容量、減少了安裝空間的費(fèi)用，設(shè)備的投資將在一年內(nèi)收回。 以50kVA的試驗(yàn)設(shè)備為例，通訊電源的出廠試驗(yàn)要求有72小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行，若該設(shè)備在全年內(nèi)用足80%的時(shí)間，該機(jī)效率為90%，可節(jié)電50（kW）×360（天）×24（小時(shí)）×80%×90%=311040度，以每度0.5元計(jì)，一年節(jié)約電費(fèi)15.5520萬元，若以每臺設(shè)備25萬元計(jì)，大約一年半的時(shí)間可收回設(shè)備投資，若再綜合考慮到電網(wǎng)容量的節(jié)約及安裝場地的減少，則可在一年內(nèi)收回設(shè)備投資。

強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的巨大電子庫倫相互作用能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生豐富奇異的量子多體物態(tài)，包括非常規(guī)超導(dǎo)、莫特絕緣體、維格納晶體態(tài)、非費(fèi)米液體、量子自旋液體等。

若將氧化物變薄到乃至單層，其表面自由能受基底金屬的調(diào)制會(huì)向金屬表面自由能靠近（化學(xué)勢的混合），此時(shí)沉積在薄層氧化物上的金屬就有可能處于高分散狀態(tài)。研究人員在 Cu(110) 單晶表面生長單層 CuO 薄膜，再沉積鉑 (Pt) 金屬原子，得到 400 K 以上熱穩(wěn)定的 Pt 單原子模型催化劑。若將氧化物層厚度增加，相同沉積量的 Pt 原子則在室溫下便會(huì)團(tuán)聚，形成金屬團(tuán)簇。這種負(fù)載型金屬單原子模型催化體系的制備方法簡單易行，不需要通過吸附分子或者嵌入晶格來穩(wěn)定金屬單原子。

量子通信主要涉及量子密鑰分配( QKD)、量子安全直接通信(QSDC) 、量子秘密共享( QSS) 等3個(gè)方面。通信雙方以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學(xué)相關(guān)原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發(fā)雙方之間安全地、無泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機(jī)密信息的通信技術(shù)。量子秘密共享旨在對重要的密鑰進(jìn)行安全保護(hù)，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復(fù)出真實(shí)的密鑰。

提出一種如下圖所示能克服光子側(cè)向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達(dá)95%。? 該“射燈”結(jié)構(gòu)量子光源的實(shí)驗(yàn)制備難度極大，因?yàn)樗笕蠛诵奈⒓{制備技術(shù)：厚度160nm左右且內(nèi)有量子點(diǎn)的薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)；定位精度小于10nm的量子點(diǎn)光學(xué)精確定位技術(shù)；環(huán)形槽寬度制備精度小于5nm的高質(zhì)量牛眼微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。為實(shí)驗(yàn)制備出這一性能優(yōu)越的量子光源，王雪華教授團(tuán)隊(duì)自2013年開始，從零起步，堅(jiān)持不懈，不斷探索，先后發(fā)展和掌握了上述三大核心微納制備技術(shù)，在國際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對源

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其同事徐飛虎、張強(qiáng)，與清華大學(xué)馬雄峰、多倫多大學(xué)Hoi-Kwong Lo等，應(yīng)邀在囯際物理學(xué)權(quán)威綜述期刊、美國物理學(xué)會(huì)的《現(xiàn)代物理評論》上發(fā)表題為“基于現(xiàn)實(shí)器件的安全量子密鑰分發(fā)”的長篇綜述論文。該論文系統(tǒng)闡述了量子密碼的原理、理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并指出，經(jīng)過全球?qū)W術(shù)界三十余年的共同努力，現(xiàn)實(shí)條件下量子密碼的安全性已經(jīng)建立起來，尤其是測量器件無關(guān)等量子密鑰分發(fā)協(xié)議的提出，徹底關(guān)閉了量子密碼在物理實(shí)現(xiàn)過程中可能出現(xiàn)的安全性風(fēng)險(xiǎn)，為實(shí)

研究了二維二聚化量子自旋系統(tǒng)，通過理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發(fā)現(xiàn)在交錯(cuò)狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數(shù)具有新奇的非單調(diào)尺寸標(biāo)度行為。他們通過在有限尺寸標(biāo)度理論中引入兩個(gè)驅(qū)動(dòng)場，同時(shí)進(jìn)行大尺寸的計(jì)算分析，成功地解釋了非單調(diào)的量子蒙特卡洛結(jié)果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統(tǒng)的相變?nèi)匀粚儆贠（3）普適類，適用于量子-經(jīng)典對應(yīng)理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個(gè)驅(qū)動(dòng)場導(dǎo)致的新奇標(biāo)度行為，需要采用正確的標(biāo)度理論才會(huì)得到正確的結(jié)果。在論文中，他們還創(chuàng)造性地提出多參數(shù)聯(lián)動(dòng)-高階擬合方法，能極大地提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，可以用在不同體系的數(shù)據(jù)分析中。

本技術(shù)提出了基于多尺度理論模擬結(jié)合深度機(jī)器學(xué)習(xí)的一整套解決方案，即利用先進(jìn)多尺度模擬方法精準(zhǔn)解析SEI原子結(jié)構(gòu)，建立新一代SEI模型，闡明SEI結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制，完整構(gòu)建SEI與電池性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，定向設(shè)計(jì)符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。 一、項(xiàng)目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、技術(shù)分析 隨著智能手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，鋰離子電池（Lithium Ion Battery, 簡寫為LIB）已經(jīng)成為最成功的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備之一，并從根本上影響并改變了人們的日常生活方式。隨著制造工藝的逐步成熟，LIB的能量密度已經(jīng)接近其理論極限。另一方面，可移動(dòng)電子設(shè)備的快速普及和汽車電動(dòng)化的蓬勃發(fā)展也不斷要求開發(fā)具有更高能量密度的充電電池以滿足實(shí)際使用的需求，而最先進(jìn)的LIB依然無法完全滿足上述需求。因此，尋找更高能量比的鋰電池電極材料，加快下一代新型鋰電池關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)研究，已成為制約鋰電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步的關(guān)鍵問題。鋰金屬電池的能量密度雖足以達(dá)到下一代電動(dòng)車的要求，但其自身的穩(wěn)定性仍令人擔(dān)憂，這主要是因?yàn)長i金屬的反應(yīng)活性過高，其幾乎可與所有的電解液均能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在電池的運(yùn)行過程中，Li電極和電解液之間通過自發(fā)化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致了固體電解質(zhì)界面（solid electrolyte interphase，SEI）的形成。當(dāng)所形成的SEI結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)會(huì)誘發(fā)電池體積膨脹，此外，充放電過程中鋰的不均勻沉積會(huì)導(dǎo)致鋰枝晶的形成，鋰枝晶的不規(guī)則生長會(huì)刺穿SEI，導(dǎo)致SEI膜發(fā)生破裂，并產(chǎn)生死鋰，降低鋰金屬電池庫倫效率；更嚴(yán)重的是，鋰枝晶的不斷生長會(huì)刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部的短路，導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸等安全事故，大大縮短了電池的使用壽命，嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此，SEI對LMB的性能具有至關(guān)重要的影響。良好且穩(wěn)定的SEI可以阻止（或者大幅度減緩）負(fù)極界面上反應(yīng)的持續(xù)發(fā)生，起到保護(hù)Li電極的作用。針對下一代高穩(wěn)定性鋰金屬電池設(shè)計(jì)中存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合國際研究進(jìn)展與本團(tuán)隊(duì)前期研究基礎(chǔ)，我們提出了基于多尺度理論模擬結(jié)合深度機(jī)器學(xué)習(xí)的一整套解決方案，即利用先進(jìn)多尺度模擬方法精準(zhǔn)解析SEI原子結(jié)構(gòu)，建立新一代SEI模型，闡明SEI結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制，完整構(gòu)建SEI與電池性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，定向設(shè)計(jì)符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。本方案已形成完整的工作流，相關(guān)自動(dòng)化軟件已開發(fā)完成并交付使用，且具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，可用于國內(nèi)外上游電池生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)積累原始電池性能數(shù)據(jù)，大范圍篩選有效電解液組分，指導(dǎo)下一代高能量密度鋰電池研制。 我們的技術(shù)優(yōu)勢與創(chuàng)新主要表現(xiàn)在： 1）首次在電池體系中實(shí)現(xiàn)了QM與MM的混合模擬與混合加速； 2）在電池體系模擬中實(shí)現(xiàn)了開放電子體系對電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)預(yù)測； 3）在保證精度的前提下，實(shí)現(xiàn)了在納米尺度上對真實(shí)的實(shí)驗(yàn)SEI結(jié)構(gòu)直接模擬； 4）通過耦合深度機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了電解液組分大范圍篩選與性能優(yōu)化。