我校量子信息技术研究所王琴教授团队在量子密码领域取得新进展，该团队首次利用参量下转换光源实现了被动式诱骗态量子数字签名，达到了200公里的安全传输距离，创造了当前量子数字签名实验的最新记录。该成果9月19日在线发表在国际权威学术期刊《Physical Review Applied》上。 　　量子数字签名是量子密码学的重要应用方向之一。相比经典数字签名，量子数字签名原则上具有量子力学赋予的无条件安全性，在密码学中具有巨大的发展潜力，因而得到学术界的广泛关注。目前大多数研究团队使用的是主动式多强度诱骗态方案，可能存在着强度调制侧信道漏洞，直接影响量子数字签名系统的实际安全性。此前报道过的量子数字签名最远安全传输距离为134公里。针对目前主动式多强度诱骗态量子数字签名协议存在的缺点，我校王琴教授团队在自主研制的新型标记单光子源基础上，提出了被动式诱骗态的量子数字签名方案，从协议层面提高了安全性。随后，他们对提出的量子数字签名方案进行了原理性验证，在100公里处每7秒可签名1比特消息，兼顾了安全性和实用性。另外，该实验将量子数字签名的安全传输距离纪录刷新到了200公里，充分展示了标记单光子源在量子密码中的优势，为未来量子数字签名的实际应用打下良好基础。 　　该项工作的第一作者是我校通信与信息工程学院博士生张春辉，量子信息技术研究所的王琴教授和张春梅老师是该工作的共同通讯作者。该工作得到了中国科学技术大学量子信息重点实验室韩正甫、陈巍、王双、银振强，南京大学张腊宝等人提供的技术支持。此项工作受到国家重点研发计划，国家自然科学基金以及江苏省优势学科等项目支持。

主要作了以下几方面探索： 在低维纳米结构的合成、纳米光电器件制造与性能分析方面有良好的研究基础。在纳米光电器件方面，长期从事纳米光电器件的研究与开发，已经成功地合成了一系列纳米结构以及它们异质和复合纳米结构，如TiO2、ZnO、ZnS、ZnS/ZnO 等，并在此基础上制造了基于单个纳米结构的光电器件，测试了其性能。其中发表在国际顶尖一区期刊《Advanced Materials》上的论文被美国加州大学、中科院重点实验室、澳大利亚昆士兰大学等相关课题组报道，被《Nature Communications》、 《Advanced Materials》、《Advanced Function Materials》、《Scientific Reports》等国际著名刊物引用达 123 次；发表在国际顶尖一区期刊《Advanced FunctionMaterials》上的论文被北京大学、清华大学、香港理工大学、台湾国立大学、新加坡南洋理工大学、日本东北大学、美国华盛顿大学等国际名校相关课题组报道，被《Advanced Materials》、《Advanced FunctionMaterials》、《Scientific Reports》、《Energy & Environmental Science》等国际著名刊物引用达 62 次。 在YBa2Cu3O7-δ/ La1-xCaxMnO3氧化物超导与铁磁双层结构中，观察到磁相关的近邻和耦合效应。证明了超导层中的迈斯纳电流与磁层耦合提供的磁场之间存在的相互作用，并明确了来自于超导层的空穴电荷传输到反铁磁层内，使得在靠近超导层的反铁磁薄层内电荷的重新分布，进而发生了铁磁性转变的物理机制。在锰氧化物和铜氧化物组成的铁磁/超导/铁磁/反铁磁异质结中观察到大的负磁阻峰，这是在接近超导转变温度附近的混合态所具有的独特现象，是自旋相关的界面散射的实验证据；另外，我们还发现该类氧化物铁磁/超导异质结中系统发现磁阻峰即随温度变化，其磁阻峰发生正、负性逆转的奇特效应，这是YBa2Cu3O7-δ正磁阻和La0.7Sr0.3MnO3负磁阻相互竞争的结果。其次，利用飞秒激光泵浦探测技术对YBCO/LCMO 异质结进行了泵浦探测，观测了低温下铁磁序和超导序的竞争情况，为进一步研究 YBCO/LCMO 的近邻效应打下了基础。 在 具 有 不 同YSZ(yttria-stabilized zirconia) 掺 杂 量 的YBCO/YSZ 准多层膜中观察到 YSZ 掺杂薄膜发生了化学反应，导致了具有纳米数量级钙钛矿异质相BaZrO3粒子的形成。BaZrO3粒子的形成促使了晶格的不匹配以致沉积中形成了c-轴关联的缺陷。角度相关的J c (H,T)在 H//c区域附近出现的二次峰揭示了c-轴关联缺陷的存在。基于各向异性磁通钉扎理论，我们分离了各向同性钉扎和各向异性钉扎对临界电流密度的贡献。分析表明所研究的准多层膜中产生了各向异性的缺陷，由此形成强钉扎中心，使得准多层膜在高场下仍具有较高的临界电流密度。 应用唯象含时Ginzburg-Landau 理论并使用有限元方法研究了二维、三维介观超导体的涡旋态性质。对于具有不同形状和不同方向外场作用下的介观超导体中观察到了涡旋管交叉缠绕现象。其次，通过对电流驱使下的含弱连接的介观超导带的分析，观察到了介观超导带磁化强度随时间的周期性变化。另外,在我们所研究的小超导环中出现了稳定多涡旋态。随着内半径的增长,我们发现了稳定基态的(l:L)和(2:L)多涡旋态现象。 该项目已获上海市自然基金项目立项支持。

近日，南方科技大学化学系副教授陆为课题组在光活化磷光方法应用于立体三维（3D）显示的研究中取得进展，研究成果以“A Prototype of Volumetric Three-Dimensional Display Based on Programmable Photo-activated Phosphorescence”（《基于可程控光活化磷光发射的立体三维显示模型》）为题在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上发表。该研究工作拓展了长寿命磷光化合物的应用，开发了一种基于PAP的3D显示模型，揭示并阐述了在此模型中起到关键性作用的两项因素：磷光化合物的选择以及显示光束强度的控制。该3D显示系统具有制作简单、激发光强度低、图像对比度高、裸眼识别度高、可能实现多彩显示等优点，为立体3D显示技术的进一步发展提供了可能。

通过超高真空分子束外延技术，在SrTiO3衬底上成功制备出宏观尺度的单原胞层（厚度小于1纳米）高温超导体FeSe与FeTe0.5Se0.5单晶薄膜，其超导转变温度大约在60 K左右，并通过原位扫描隧道显微镜和隧道谱技术对其中的超导配对机制进行了深入研究。 原位扫描隧道显微镜观测表明沉积的Fe原子处于薄膜上层的Te/Se原子间隙处。由于沉积密度极低，Fe原子以孤立吸附原子形式存在，且吸附位附近无近邻Fe原子团簇。系统的原位超高真空（~10-10 mbar）扫描隧道谱实验发现，对特定的吸附原子/单层FeSe（FeTe0.5Se0.5）耦合强度[数量占比约13% (15%)]，Fe吸附原子上可观测到尖锐的零能电导峰（图1）。该电导峰紧密分布在吸附原子附近，衰减长度~3 A，且远离吸附原子时不劈裂。变温实验表明，零能电导峰在远低于超导转变温度时即消失，可初步排除Kondo效应、常规杂质散射态等解释（图2A和图2B）。进一步的控制实验和分析显示，零能电导峰半高宽严格由温度和仪器展宽限制、在近邻双Fe原子情形不劈裂、服从马约拉纳标度方程，这些结果均与马约拉纳零能模的唯象学特征吻合（图2C-图2G）。对沉积于单层FeSe薄膜与FeTe0.5Se0.5薄膜上的Fe吸附原子，结果基本相同。相比于单层FeSe，统计结果表明单层FeTe0.5Se0.5上Fe吸附原子中观测到零能束缚态的几率更高且信号更强。波士顿学院汪自强教授和合作者曾在理论上提出，无外加磁场时，强自旋-轨道耦合s波超导体间隙磁杂质可产生量子反常磁通涡旋。理论上如果单层FeSe和FeTe0.5Se0.5由于空间反演对称破缺而具有较强的Rashba自旋-轨道耦合, Fe原子的磁矩局域破坏时间反演对称，可以使量子反常涡旋“承载”马约拉纳零能模。对单层FeSe和FeTe0.5Se0.5有些理论也预测存在拓扑非平庸相。在二维拓扑超导体中，马约拉纳零能模也会产生于Fe原子诱导的量子反常涡旋中的束缚态。因此，实验中观测到的零能电导峰可归因于Fe吸附原子引起的局域量子反常涡旋。更深入、具体的理解还有待于进一步的实验和理论探索。这一工作将探索马约拉纳零能模的超导材料从三维拓展到二维、从低温超导拓展到超过40 K超导转变温度的高温超导体系，同时无需外加磁场，观测到的零能束缚态原则上可操纵、“存活”温度明显提升。这些优势为未来实现可应用的拓扑量子比特提供了可能的方案。

姚宏斌课题组充分利用氯基金属卤化物钙钛矿宽带隙、成膜性好、制备简单等优势，开发出基于金属卤化物钙钛矿的梯度导锂层，实现了金属锂负极与电解液的隔离，大幅度提升了锂金属电池的循环稳定性。作为一种新型可溶液加工的离子型半导体材料，金属卤化物钙钛矿成为近年来光电研究领域的热点材料。然而，金属卤化物钙钛矿材料框架内的锂离子传导特性以及相关应用却少有研究。研究人员发现，利用旋涂法制备的金属氯基钙钛矿具有容纳和传输锂离子的特性。研究人员发展了方便的固相转印方法，避免了锂枝晶生长和锂金属电极的粉化。测试表明，在金属卤化物钙钛矿导锂层的保护下，锂电池的稳定性显著提升。

b0,+AT-rBAT是人体内的一种氨基酸转运蛋白复合物，属于异源多聚体氨基酸转运蛋白（HAT）家族。异源多聚体氨基酸转运蛋白，由轻链蛋白和重链蛋白构成。b0,+AT是其中的轻链蛋白，负责转运底物。而rBAT是其中的重链蛋白，具有负责轻链蛋白细胞膜定位（即将轻链蛋白“护送”到细胞膜上）和维持轻链蛋白的稳定性的作用。b0,+AT主要分布于小肠和肾脏中。b0,+AT或者rBAT的突变，会诱发胱氨酸尿症，一种先天性遗传疾病。患者尿路中常有胱氨酸结石形成，造成肾绞痛，可引起尿路感染和肾功能衰竭。该病作为一种隐性遗传疾病在人群中的发病率约为1/7000，属于罕见病的一种。研究b0,+AT-rBAT的最新研究成果，揭开了胱氨酸尿症发病的分子机理。复合物的结构和功能，将能帮助我们认识胱氨酸尿症，为可能的治疗方案提供线索。本项研究工作在全世界首次解析了b0,+AT-rBAT的高分辨率电镜结构。结构显示，b0,+AT蛋白与rBAT蛋白首先形成异源二聚体分子，然后两个异源二聚体分子通过rBAT蛋白的相互作用再进一步形成一个二聚体。体外转运实验表明rBAT蛋白对b0,+AT蛋白的转运活性是必需的；也就是说，b0,+AT要正常发挥转运功能，需要有rBAT蛋白的存在。这与周强实验室2019年解析的LAT1-4F2hc复合物相似。LAT1-4F2hc复合物同属HAT家族，其中的4F2hc蛋白是LAT1蛋白发挥转运活性所必需的。同时，该研究也首次解析了b0,+AT-rBAT和它的天然底物精氨酸的复合物的冷冻电镜结构，解释了它的底物识别机制。如果把b0,+AT-rBAT复合物比做生物膜上的一艘船，那么被转运的精氨酸，可以被理解为“货物”。研究人员通过解析b0,+AT-rBAT与底物的复合物的结构，可以了解该“货物”如何加载到船上的——这个过程，即为“识别机制”。在底物结合点附近，科研团队还鉴定出了底物结合位点附近的一个转运调控区域。通过点突变和同位素转运实验，他们证明了该转运调控区域对于b0,+AT-rBAT的转运功能至关重要。西湖大学黄晶实验室采用了分子模拟的方式，亦验证了该区域的重要性。对于b0,+AT-rBAT复合物突变而导致的胱氨酸尿症，基于上述研究，研究团队进一步揭开了该疾病发生的机理。通过分析已解析出的b0,+AT-rBAT的高分辨率结构，研究人员对突变的位点进行了准确定位，并对这些位点进行了体外生化实验的验证。结果显示，b0,+AT-rBAT的关键位点的突变影响了氨基酸转运的活性，造成了胱氨酸尿症。