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無人機做光學中繼，在移動量子網路中“穿針引線”
高速行駛的車輛背後隨時有無人機提供安全的量子網路訊號。這一幕可能出現在科幻片中的畫面，或在不久的將來變為現實。中國科學院院士祝世寧領銜的南京大學固體微結構物理國家重點實驗室謝臻達、龔彥曉教授課題組在一項實驗中，在兩架相距200米的重約35千克的無人機和地面之間構建了一個小型的量子通訊網路，並向地面相距1公里的兩個望遠鏡，分別傳送一個光子，最終測得了高保真度的具有糾纏特性的光子對。顯示出多節點移動量子組網的可行性，標誌著量子網路向實用化邁出關鍵一步。
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新型柔性X射線成像技術有望突破國外技術限制
自從一百多年前X射線被發現，“X光”就與人們的生活息息相關。從簡單的胸透到複雜的工業無損探傷，X射線成像技術在許多領域發揮著巨大作用。目前，我國高階X射線醫學影像裝置及關鍵元器件主要依賴於進口。福州大學教授楊黃浩、陳秋水課題組及其合作者發明了長壽命X射線發光的稀土奈米晶閃爍體，提出了高能量X射線光子誘導缺陷產生長餘輝發光的機理，開發了新技術原理的柔性X射線發光成像器件。這一研究打破了傳統X射線平板探測器的固有限制，為製備新一代柔性X射線成像裝置提供了新思路和途徑。該成果標誌著我國在柔性X射線成像技術方面進入國際先進行列，並有望突破國外的技術限制，推進高階X射線影像裝備的國產化。
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清華在新型加速器光源研究中取得進展，有望助力光刻機研發
清華大學工程物理系教授唐傳祥研究組及其合作者，報告了一種名為“穩態微聚束”（SSMB）的新型粒子加速器光源的原理驗證實驗。據悉，這項重要研究有望為光子科學研究提供新的機遇，並助力EUV（極紫外）光刻機的自主研發。“SSMB光源的潛在應用之一是作為未來EUV光刻機的光源。”唐傳祥教授表示。光刻是積體電路晶片製造中複雜和關鍵的工藝步驟，光刻機是晶片產業鏈中必不可少的精密裝置。目前業界公認的新一代主流光刻技術是採用波長為13.5奈米光源的EUV光刻。而大功率的EUV光源是EUV光刻機的核心基礎。
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我國在全腦光學高畫質成像領域實現新突破
中國科學院院士、海南大學校長駱清銘教授團隊基於線照明調製光學層析成像發展了高畫質熒光顯微光學切片斷層成像技術，將全腦光學成像從高解析度提升到高畫質晰度的新標準。駱清銘團隊介紹，相關技術不僅極大地提高了全腦光學成像的資料質量，而且對該領域面臨的大資料難題開闢了全新的解決途徑，在資料儲存、傳輸、處理和分析等方面效率顯著提高了，有望在標準化、規模化的腦科學研究中發揮巨大作用。
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衣服變螢幕！“穿”在身上的顯示器，你曾設想過嗎？
如果把人身上的衣服變成一個電子顯示器，可以產生哪些應用？比如，是否有可能在衣服上直接瀏覽資訊、收發資訊、實時導航？在極地科考、地質勘探等野外工作場景中，只需在衣物上輕點幾下，即可實時顯示位置資訊；語言障礙人群能把顯示器“穿”在身上，作為高效便捷交流和表達的工具。這種天馬行空的想象，可能在不久的將來成為一種真實應用場景。復旦大學高分子科學系教授彭慧勝團隊成功將顯示器件的製備與織物編織過程融合，實現了大面積柔性顯示織物和智慧整合系統的製備。
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我國一新型人工視覺光電感測器問世
中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心孫東明研究員、成會明院士課題組與相關單位合作，開發出一種柔性碳奈米管—量子點神經形態人工視覺光電感測器。科研人員設計並製備了一個1024畫素的柔性神經形態光電感測器陣列，其中銫鉛溴鈣鈦礦量子點作為感光層和光生電荷俘獲層，半導體碳奈米管薄膜作為電荷傳輸層，二者複合具有良好的柔性，能夠均勻地大面積成膜，並保持長期穩定性。同時，該光電感測器陣列集成了光感測、資訊儲存和資料預處理等功能，這與生物系統行為類似，可實現實時並行處理資訊，對於模仿生物視覺處理的人工視覺系統具有重要啟發意義。據悉，該研究還是首個實現在極暗條件下響應，並完成神經形態強化學習的案例。
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“留光”1小時！我國科學家重新整理世界紀錄邁向“量子隨身碟”
光以每秒30萬公里的速度運動，讓它“慢下來”乃至“停留下來”，是重要的科研問題。中國科學技術大學李傳鋒、周宗權研究組近期成功將光儲存時間提升至1小時，大幅重新整理8年前德國團隊創造的1分鐘的世界紀錄，向實現量子隨身碟邁出重要一步。
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讓感測器更智慧：戴光學眼鏡或可識別海量人臉資訊
機場和車站的安保人員不用守在大型安檢機旁工作，而是戴著輕便的光學眼鏡就能識別出海量的人臉資訊，進行智慧安全檢查，乘客們也不用擠在一起“刷臉”“開箱”，這樣快捷簡便的場景令人期待。上海理工大學未來光學實驗室人工智慧奈米光子學中心顧敏院士團隊公佈的研究成果，在奈米加工技術領域提出了全光推理全息奈米結構研究方案，讓這一場景距離現實又近了一步。此技術將為人工智慧光電器件整合晶片化鋪平道路，快速、高效節能的功能性光電器件可以應用於安全檢查、醫療影像、智慧駕駛、藝術品鑑賞和衛星影象處理等領域。與現有解決方案相比，其佔用空間更小，能耗更低、成本更低。
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我國首臺X射線自由電子鐳射裝置首次獲得飛秒尺度的X光照片
我國首臺X射線自由電子鐳射裝置——上海軟X射線自由電子鐳射裝置除錯工作連續取得突破性進展。6月21日凌晨成功獲得首批實驗資料，首次獲得飛秒尺度的“水窗”波段X光照片。從“產生光”到“應用光”，標誌著我國在軟X射線自由電子鐳射研製和使用方面已步入國際先進行列。上海軟X射線自由電子鐳射裝置也成為國際上僅有的兩個實現“水窗”波段相干衍射成像實驗的自由電子鐳射裝置之一。“水窗”是指波長在2.3奈米到4.4奈米範圍的軟X射線波段。在此波段內，水對X射線是透明的，但其它構成生命的重要元素（例如碳等）仍會與X射線相互作用。因而，水窗波段的X射線，可用於活體生物細胞顯微成像、非晶材料本質和相變機理、超快化學反應動態過程、超導的電子結構動態過程等重大前沿課題的研究，具有極其重要的科學應用價值。
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科學家利用鐳射實現量子材料電子維度操控
上海交通大學張文濤研究組與張傑院士、嚮導教授團隊等合作利用飛秒鐳射操控，在三維量子材料中實現瞬時二維長程有序電子態，並在其中發現光致超導的跡象。先進儀器的研製和實驗精度的提升是獲得此新發現的關鍵。張文濤研究組自主研製的時間分辨角分辨光電子能譜儀，時間解析度（113飛秒）和能量解析度（16.2毫電子伏特）的乘積接近物理極限，達到了國際上同類儀器的最高水平。張傑、嚮導團隊研製了目前世界上唯一一臺時間解析度優於50飛秒的兆伏特超快電子衍射裝置。這項研究結合了時間分辨角分辨光電子能譜儀對電子敏感和兆伏特超快電子衍射裝置對原子敏感的優勢，分別從超快電子結構和超快晶格動力學兩方面提供了相關發現的實驗證據。張傑表示，這些發現首次展現了利用超快鐳射實現對量子材料中電子維度的調控，併產生奇異的量子現象。
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“冰光纖”問世，柔軟且可高效導光
在人們的常識中，冰是一種脆性的易碎物質，沒有彈性、無法彎折。然而在微觀尺度下，科學家打破了這一固有認識。浙江大學光電科學與工程學院童利民教授團隊及其合作者，在零下50℃環境中，製備出了高質量冰單晶微納光纖。其既能夠靈活彎曲，又可以低損耗傳輸光，在效能上與玻璃光纖相似。
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穿上它可降溫近5℃ ，我國科學家研發出可無源製冷的光學超材料織物
華中科技大學陶光明團隊與多個科研單位合作，突破性地研發了一種具有形態分級結構、可大批次製備的光學超材料織物，該織物既能防曬，又可讓人體體表溫度降低近5攝氏度，具有優異的可穿戴性，並與整個紡織行業相相容，適合大規模推廣製備和產業化應用。
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我國學者利用通訊光纖網路實現大地震後的快速響應
大地震之後會跟隨大量餘震，往往會對建築物和基礎設施造成二次危害，阻礙了震後救災工作的展開。已有研究表明，一個大於6級的地震發生後，仍有一定的機率（約5%）會跟隨一個更大的地震，從而導致更嚴重的災害。因此，對餘震序列的密切監測對於跟蹤後續地震災害、提高對餘震規律認識至關重要。雖然已有傳統區域和全球永久地震臺網在大地震監測中取得了很大的成功，但它們的空間覆蓋不足以提供高解析度的餘震監測，而現有傳統地震儀在觀測密度、響應速度、實時傳輸無法兼顧，在震後快速響應上具有較大的侷限。如何在震後快速佈設密集的地震觀測網，是震後監測和救災的核心難題之一。中國科學技術大學李澤峰特任研究員與合作者一道，利用分散式光纖陣列（簡稱DAS）與其他傳統的地震監測技術相結合，極大地提高大地震後快速響應系統的能力，為後續大震後救災提供重要的技術支援。
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鐳射加速器首次發射自由電子鐳射
中科院上海光學精密機械研究所強場鐳射物理國家重點實驗室的科學家利用自主研製的高效能重頻超強超短鐳射裝置，驅動產生了高品質的電子束，並首次實現自由電子鐳射放大輸出，在國際上率先完成臺式化自由電子鐳射原理的實驗驗證，對於發展小型化、低成本自由電子鐳射器具有重大意義。
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像數星星一樣觀察分子：新型化學顯微鏡在浙江大學問世
化學創造著千變萬化的物質世界，在這其中每一個單分子起到基本的作用。傳統化學和生物學研究大量分子參與的反應和變化。著名物理學家埃爾溫·薛定諤曾評論過：“我們從來沒有用一個單電子、單原子或單分子做過實驗。我們假設我們可以在思想實驗中實現，但是這會導致非常可笑的後果。”觀察、操縱和測量最為微觀的單分子化學反應是科學家面臨的一個長久科學挑戰。針對這一挑戰，浙江大學化學系馮建東研究員致力於發展跨學科的單分子測量方法和儀器，實現多維度的溶液體系單分子物理和化學過程觀測、新現象研究和應用建立。其團隊發明了一種可以直接對溶液中單分子化學反應進行成像的顯微鏡技術，並實現了超高時空分辨成像。該技術在化學成像和生物成像領域具有重要的應用價值，允許看到更清晰的微觀結構和細胞影象。
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中國科學家造出生命“光開關”
利用一束光來治療疾病不再是神話故事和科幻小說中才會出現的情節，光遺傳學的出現，讓這個不可思議的治療手段成為可能。近年來，科學家對光敏蛋白的挖掘和設計，構建了一系列光遺傳學工具，並將其應用於腫瘤及代謝疾病等治療領域。雖然光遺傳學工具已經得到了蓬勃的發展，然而要真正實現利用一束光來治療疾病仍然需要克服許多問題。華東師範大學生命科學學院研究員葉海峰團隊研發了一個模組小、靈敏度高、可逆性良好的新一代光遺傳學工具，為基礎醫學和轉化醫學研究，尤其是精準可控的基因治療和細胞治療領域提供了強有力的新型控制系統。
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1741個！我國建成世界最大的小鼠全腦神經元資料集
戴上VR裝置“潛入”大腦深處，在宛若樹根狀纏繞的神經元中探尋，抽絲剝繭“捕捉”它們的正確路徑。這不是體感遊戲，這種“沉浸式觀察”是重建大腦神經元的創新方式。東南大學與國內外多家單位合作，生成了目前世界上數目最大的小鼠1741個單細胞神經元的資料集，並鑑定了來自皮層、屏狀核、丘腦和紋狀體等腦區的11種主要的神經元投射型別。雖然小鼠的大腦和人類的大腦存在差異，但是在結構和細胞型別方面大體上是相似的，因此鼠腦神經元的研究為解析人腦的神經元類別以及探索神經系統疾病如精神分裂症，自閉症，抑鬱症等的機制提供了重要的資訊。
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科學家首次實現六維光資訊複用技術
國際資料中心的報告顯示，到2025年，人類社會資料總量將達到175ZB。作為資訊的重要載體之一，光的波長、偏振、振幅等物理維度能夠建立正交的資料通道，利用光的物理維度複用可提高光資訊科技的容量和安全性。隨著光資訊科技的發展，資料的編碼幾乎耗盡了現有的相關物理維度，光資訊複用的容量正迅速接近極限。自20世紀初科學家認識到光子攜帶軌道角動量（OAM）可作為光子複用的新維度以來，利用相位渦旋光場開發光子OAM的複用技術方興未艾。然而，微納尺度下光子OAM的操控和複用與宏觀尺度對應的自由空間及光纖截然不同，發現深亞波長尺度下OAM光場與物質相互作用的新機制和複用新技術，成為發展下一代光子器件亟待解決的關鍵科學難題。來自暨南大學、上海理工大學等機構的聯合團隊以光為載體實現了大容量資訊複用技術，有望為下一代高密度光儲存技術提供新思路。該研究為開發光的OAM維度以控制光與物質的相互作用開闢了新途徑，其機制也可應用至其他相關光學系統。
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計算顯微成像演算法：活細胞60奈米和564Hz熒光超解析度成像
哈爾濱工業大學聯合北京大學在光學超分辨顯微成像技術領域取得突破性進展。發明基於新原理的計算熒光超解析度成像。提出“熒光影象解析度提高等價於影象的相對稀疏性增加”，結合訊號空時連續性的通用先驗知識，發明兩步迭代的稀疏解卷積演算法，突破現有熒光顯微鏡的光學硬體限制，首次實現通用計算超分辨熒光成像。與超快結構光超分辨顯微鏡結合，實現活細胞成像中解析度最高（60nm）、速度最快（564Hz）、成像時間最長（>1小時），揭示核孔和胰島素囊泡早期融合孔道的新動態變化。與其他熒光顯微鏡結合，如膨脹、點掃描、轉盤共聚焦、受激輻射損耗以及微型化雙光子顯微鏡等，稀疏解卷積可以穩定提升它們兩倍解析度，幫助生物醫學研究者更好分辨細胞中的精細動態結構。與獲得2014年諾貝爾化學獎的熒光超分辨顯微技術不同，本工作首次從計算的角度提出突破光學衍射極限的方法，實現通用的計算熒光超解析度成像。一方面為推進顯微鏡解析度極限開闢新道路，另一方面也將幫助廣泛的生物醫學研究者看得更清楚。
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我國首臺100千瓦超高功率工業光纖鐳射器正式啟用
從立項到研製成功到交付使用，國內首臺100千瓦工業光纖鐳射器僅用了短短6個月的時間。該鐳射器啟用儀式在南華大學舉行。作為國內目前最大功率的工業光纖鐳射器，也是全球第二大功率的工業鐳射器，其將在先進製造、航空航天、醫療裝置等方面發揮巨大作用，尤其是在放射環境下核設施的退役拆除、核汙染器件的表面去汙等方面得到更廣泛應用。
