北京大学量子材料科学中心的韩伟研究员和谢心澄院士，以及日本理化学研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在国际著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰写综述文章，介绍“自旋流--新颖量子材料的灵敏探针”这一新兴领域的前沿进展。 自旋电子学起源于巨磁阻效应的发现，在当时而言，自旋流指的仅仅是电子自旋的传播。随着自旋电子学的蓬勃发展，与相关研究的不断深入，新的自旋流现象与机制不断被拓展，相关研究证明一系列的粒子或者准粒子携带的自旋都能够形成自旋流，比如磁性绝缘体中的磁振子、超导体中自旋三重态和准粒子、量子自旋液体中的自旋子、自旋超导态等。尤其是对于量子材料而言，由于其往往具有独特的自旋性质，基于自旋流探针的研究方法就成为了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚态物理与材料科学领域的研究前沿之一，其量子性质起源于诸多量子效应，包括低维尺寸效应，量子限域效应，量子相干效应，量子阻挫效应，能带结构的拓扑性，自旋轨道耦合，对称性限制等等。量子材料包括石墨烯，高温超导体，拓扑绝缘体，外尔半金属，量子自旋液体，自旋超流体等等。量子材料可以表现出诸多与自旋相关的量子性质，如二维过渡金属硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓扑绝缘体当中的自旋-动量锁定等。因为量子材料的自旋属性在下一代的量子信息存储和量子计算科学当中的应用潜力，所以研究量子材料的自旋相关性质得到了广泛关注。 为了研究量子材料的自旋性质，发展一种易于实现和操控的高效工具显得尤为迫切与关键。幸运的是，在实验物理学家和理论物理学家的不懈努力下，成功的证实了自旋流探针能够作为量子材料的有效探测手段。一系列激发和探测自旋流的方法被提出并得以实现，从而证实了基于自旋流探针的量子材料物性研究的广泛适用性。 迄今为止，相关实验已经证实自旋流能够以超导体系中的自旋三重态库珀对和超导准粒子、量子自旋液体中的自旋子、磁性绝缘体和自旋超流体中的磁振子为载体进行传播，相关物理图像被总结在表1中。本篇综述文章着重介绍了在五类主要的量子材料体系中的基于自旋流探针的物性研究。第一类是超导材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋三重态的存在以及自旋动力学的演化过程。第二类是量子自旋液体材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋子携带的自旋角动量的有效传播过程。第三类是磁性绝缘体体系，自旋流以磁振子的形式传播，描述了磁有序材料当中的集体激发行为。第四类是杂化量子激发体系，自旋流以磁振子-声子杂化模式（磁振子-极化子）或磁振子-光子杂化模式（磁振子-极化激元）为载体进行传播。第五类是自旋超流体系，自旋流以玻色爱因斯坦凝聚中的自旋量子数为1的玻色子为载体进行传播，这种玻色子可以为电子-空穴激子或者是磁振子。 这些重要的研究进展已经充分证实了基于自旋流探针的物性表征对于量子材料而言是一种行之有效的研究手段。因此，这一方法将会极大的推动新颖量子材料的发现和相关物理性质的研究。例如量子霍尔和量子自旋霍尔材料，量子铁磁体和反铁磁体，六角晶格体系中的量子手征声子，自旋和力耦合的量子系统，超导体中的自旋动力学和铁磁与超导界面的超导能隙，自旋三重态超导体中的超导对称性，强耦合自旋系统中的杂化激发，拓扑磁振子材料，量子自旋液体中的自旋子，自旋超流体约瑟夫森效应，以及其他任何作为自旋流载体的量子态。另外，这一领域的进展还将推动自旋成像技术的发展，如利用自旋极化扫描隧道显微镜和氮空位色心显微镜技术对量子材料体系中自旋流的原位探测。

传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。

量子照明雷达是新兴的研究方向，是量子信息技术与雷达技术相结合的新兴产物。而量子信息技术又是古老的量子力学与信息技术相结合的交叉学科，不少研究者因晦涩的量子力学而望而却步。为了降低量子照明雷达的神秘感，打破抽象壁垒，我们创造性地发展了量子照明雷达的高效仿真技术，对于未来实现量子雷达的普及与推广具有重要意义。 截止目前，尚未见到关于量子照明雷达仿真平台的相关报道。而该成果基于MATLAB这一易于上手的计算机数值平台，沟通了抽象的量子力学与具体的量子目标探测之间的桥梁，具有创新性和国内领先的技术先进性。 经过近五年的研究和近两年教学实践的检验，该成果不断丰富和完善，通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。鉴于量子雷达技术是未来新体制雷达的重要技术途径之一，本成果将有望在空间、水下目标探测方面取得应用，市场应前景广阔。截止到目前，该成果已经应用于高年级本科生的培养与实训和北京某研究所的新体制目标探测项目研发中。

在化学反应中，量子干涉现象普遍存在。但是，想要准确理解这些干涉产生的根源非常困难，因为这些干涉图样复杂，且在实验上也难以精确分辨这些干涉图样的特征。H+H2及其同位素的反应，是所有化学反应中最简单的。该体系只涉及三个电子，因此比较容易精确计算出这三个原子在不同构型时的相互作用力。在此基础上，通过求解相应的描述化学反应过程的薛定谔方程，就能够实现分子反应动力学过程的计算机模拟，从而做到在微观层次上深入理解化学反应过程。研究团队在2019年先期理论研究

国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破 二、成果简介 南京大学物理学院祝世宁院士的科研团队，研制出国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片。该芯片集成了微型化光学超晶格纠缠光源、波导量子干涉器、波分复用器及电光调制器等不同功能器件,实现了纠缠光子的高效产生、高速电光调制并完成相应的信息处理功能。该芯片由光纤耦合输入输出,能在室温稳定工作，工作电压低于3.55V，调控速率可达40GHz。芯片的多项核心指标如纠缠光子产率、调谐速率、调谐带宽等创下当时国际最高水平，为光量子集成光学和信息处理开辟了一条和硅基芯片不同的技术路线。 成果以编辑推荐形式发表在物理学顶级期刊《物理评论快讯》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被国际Physics、IEEE Spectrum等科技媒体重点评述。成果也成功入选中国光学十大进展(2014)，以此为主要成果之一的“光学超晶格中纠缠光子的产生、调控和应用”获2020年高等学校自然科学奖一等奖。以此成果为基础，团队成功获批和完成基金委重大科研仪器研制项目，研制出多种高性能量子光源。

本专利发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种非碳电极、原料丰富、成本低、快速高效、自下而上的固态碳量子点的制备方法。碳量子点是一种新型碳纳米材料，具有原料丰富、性质稳定、毒性小、生物相容性好等诸多优势，在细胞成像、光电学、生化传感器等领域具有巨大的应用潜力。目前，已经有很多关于碳量子点方法制备的报道，主要分为自上而下和自下而上两大类，其中前者主要通过剥离技术从大尺寸的碳原材料剥落下碳纳米颗粒，包括激光剥离法、电弧放电法、电化学氧化法等，这一类方法操作简单、原料丰富，可大批量生产碳量子点，但一般需要较复杂的碳量子点分离纯化处理步骤；后者一般以有机分子（如：葡萄糖）为原材料，通过碳化的方式将这些分子转化为碳量子点，包括水热法、微波法等，这类方法合成的碳量子点形貌和尺寸容易控制、表面易修饰，但是一般需要选取合适的特定原料分子。而且，所有上述方法制备出的碳量子点一般为分散溶液的形式，与固态形式相比，溶液形式的碳量子点的储存和运输都不方便，为了得到固态碳量子点，一般需要冷冻干燥方式进行处理碳量子点溶液，这种处理方式耗时长，且需要专门的仪器设备。因此，探索一种兼具自上而下和自下而上两种方法优点、简单、高效地制备固体碳量子点的方法是非常有必要的。

简单、实用，低成本实验仪器做前沿物理学研究。

南京信息工程大学是国家“双一流”建设高校，是江苏高水平大学建设高校。学校始建于1960年，应新中国国家战略和国民经济建设需求而生，隶属中央(军委)气象局，前身为南京大学气象学院，1963年独立建校为南京气象学院，1978年列入全国重点大学，2004年更名为南京信息工程大学。2007年以来，先后实现了江苏省人民政府、中国气象局、教育部、国家海洋局的多方共建。现为以江苏省管理为主的中央与地方共建高校。 学校坐落于南京江北新区，校园占地面积约两千亩。现有全日制在校本科生3万余名、硕博研究生近4000名、留学生1500余名。学校办学特色鲜明，大气科学学科在教育部一级学科评估中两次蝉联全国第一、获评A+等级，气象学为国家重点学科，气象装备、环境工程、通信工程等8个学科获江苏高校优势学科建设工程立项，地球科学、工程学、计算机科学、环境科学与生态学4个学科跻身ESI学科排名全球前1%。拥有大气科学、环境科学与工程、信息与通信工程、管理科学与工程、数学、科学技术史6个一级学科博士点，22个一级学科硕士点、13个专业学位硕士点，60个本科专业分布于理、工、文、管、经、法、农、艺8个学科领域，学校还设有博士后科研流动站。现有大气科学学院、应用气象学院、大气物理学院、地理科学学院、遥感与测绘工程学院、水文与水资源工程学院、海洋科学学院、环境科学与工程学院、自动化学院、电子与信息工程学院、计算机与软件学院、数学与统计学院、物理与光电工程学院、法政学院、马克思主义学院、管理工程学院、商学院、文学院、传媒与艺术学院等19个专业学院，拥有雷丁学院(中英合作)、长望学院(拔尖培养)、应用技术学院、继续教育学院、藕舫学院(创新创业)、滨江学院(独立学院)等高水平办学机构。 学校拥有一支高水平的师资队伍，现有专任教师1600多人，其中中科院院士2人、海外院士8人、长江学者特聘教授1人、国家杰青4人、国家千人计划9人、万人计划领军人才1人、国家“973”计划(国家重点研发计划)项目首席科学家11人、百千万人才工程4人、“四青”人才15人，各类国家级人才工程共50多人，省部级人才工程、教学名师共440多人次，拥有首批黄大年式教师团队、长江创新团队、江苏双创团队等省部级以上教学科研团队25个，专任教师具有博士学位达80%、具有一年以上境外研修经历达53%。 学校坚持科教融合理念，教学科研资源丰富，建有国家级实验教学示范中心、国家级虚拟仿真实验中心、国家级众创空间、集群计算机中心等27个实践教学平台，拥有一批国家精品开放课程和国家级规划教材;建有气候与环境变化国际联合实验室、国家技术转移中心、气象灾害教育部重点实验室、中国气象局大气物理与大气环境重点开放实验室、中国制造业发展研究院、省重点智库气候与环境治理研究院、江北新区发展研究院等20多个省部级以上科研平台，设有气候与气象灾害协同创新中心、大气环境与装备技术协同创新中心。创办有《大气科学学报》(中文核心)、《南京信息工程大学学报(自然科学版)》、《阅江学刊》三份学术期刊。图书馆馆藏纸质文献216万余册，数据库总量40余种，累计中外电子图书总量为168万种，电子期刊1.9万种，年订阅纸质中外期刊1056种，是国内大气科学类文献最齐全的高校图书馆。 学校秉承“艰苦朴素、勤奋好学”的优良校风，恪守“明德格物、立己达人”的校训，坚持以人才培养为中心，以培养拔尖精英人才、创新创业人才、国际化人才为导向，不断深化教育教学改革，构建了特色鲜明的人才培养体系。学校在教育部本科教学工作水平评估中取得优秀，获得全国教育教学成果奖一等奖，入选国家级深化创新创业教育改革示范校。学生获得首届中国“互联网+”大学生创新创业大赛金奖、大学生数学建模竞赛全国唯一特等奖“高教社杯”、“挑战杯”竞赛全国特等奖、英语竞赛特等奖，在大学生电子设计、机器人、智能车等全国竞赛中均获得一等奖以上佳绩，连续三年获国际计算机视觉与模式识别大会算法竞赛冠军，大学生男排获得全国联赛总冠军。学生技能竞赛获奖率达40%，本科生高质量就业率达98.66%、升学率达31.85%。建校以来，已培养各类毕业生10万人，校友中涌现出一批两院院士、部委领导、央企高管、战略专家、国际组织官员等杰出人才，众多校友成为中国乃至世界气象行业的业务骨干和科研精英，学校被誉为“气象人才的摇篮”。 学校高度重视科技创新引领，“十二五”期间，承担了包括国家“973”计划项目、“863”计划项目、国家科技支撑计划项目、公益性行业科研专项、国家自然科学基金项目、国家社会科学基金项目等2900多项，获授权专利1800余项。2017年，获批立项国家级科研项目140项，其中主持国家重点研发计划项目3项、课题3项，获批国家社科基金10项，其中重大1项，全年科技到账经费达3亿元。学校教师获得国家科学技术进步奖特等奖、江苏省科技进步一等奖、国家海洋科学技术奖二等奖、教育部人文社科二等奖等国家级和省部级科技奖百余项，学校教师还获得卡尔·古斯塔夫·罗斯贝奖章、美国地球物理学会霍尔顿青年科学家奖等国际性大奖多项，多项研究成果刊发于《Nature》《Science》等国际顶尖学术期刊。 学校积极推动海内外合作共建，着力汇聚办学资源、拓展办学空间，与全国各省市区气象局，与中国科学院大学，中科院大气所、海洋所、遥感所、自动化所，中船重工724所，江苏省社科院等建立了全面合作关系，建有无锡、苏州等校地联合研究院和研究生院。学校国际化办学特色鲜明，与美国哈佛大学、耶鲁大学、威斯康辛大学、夏威夷大学、佛罗里达州立大学，英国剑桥大学、曼彻斯特大学，加拿大多伦多大学，德国汉堡大学，台湾大学、东华大学等50多所著名高校建立了人才培养、科学研究的合作关系。学校与英国雷丁大学合作创办雷丁学院，是首批“江苏—英国高水平大学20+20联盟”高校;建有国际教育学院，拥有中国政府、国家汉办、江苏省政府茉莉花奖学金等招收来华留学生资格;创办巴哈马大学“孔子学院”;设在我校的“联合国世界气象组织区域培训中心”及“亚太经合组织台风委员会培训中心”，已为156个国家和地区培养了3500余名高级气象科技人员和管理者，成为全球培训规模最大、质量名列前茅的培训中心，受到世界气象组织的高度评价和特别嘉奖。 在新的发展时期，南京信息工程大学将聚焦“一流特色高水平大学”战略目标，坚持“开放、协同、特色”发展理念，厚植大学精神，笃行以生为本，不断提高人才培养质量，显著提升服务国家气象事业和社会经济发展能力，推进各项事业又好又快发展，为全面建成小康社会，加快建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国作出新的更大的贡献!

成都信息工程大学是四川省和中国气象局共建、四川省重点发展的省属普通本科院校。学校创建于1951年，前身为中国人民解放军西南空军气象干部训练大队；1954年转为地方建制，更名为中央气象局成都气象干部学校；1956年，学校改制为中央气象局成都气象学校；1978年，学校升格为本科院校——成都气象学院；2000年，学校由中国气象局划转四川省，更名为成都信息工程学院；2001年，原隶属国家统计局的四川统计学校整体并入；2015年，学校更名为成都信息工程大学。学校是国家中西部基础能力建设工程高校、国家首批“卓越工程师教育培养计划”试点院校、四川省首批“一流学科建设”高校、四川省新增博士学位授予单位建设高校。 学校现有航空港、龙泉两个校区，占地面积2000余亩。学校拥有馆藏丰富的图书馆和设施齐备的现代化体育场馆，校园环境幽雅，景色宜人，是读书治学的理想场所。 学校致力于为国家培养具有健康心智体魄、良好人文素质、系统理论知识、扎实实践能力的高素质应用型高级专门人才，人才培养成效显著。现设有17个学院，55个本科专业，有20000余名全日制在校本科生和2000余名研究生，有6个国家级和省级教学团队、13名省级优秀教师和教学名师，有8个教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业和9个省级“卓越工程师教育培养计划”试点专业。近两届获得国家级教学成果二等奖2项、省级教学成果一等奖13项。学校借鉴国际CDIO工程教育理念，大力推进教育教学改革，是中国西部高校唯一的国际CDIO组织正式成员。 学校全面加强学科建设，学科特色与优势日益凸显。学校以信息学科和大气学科为重点，以学科交叉为特色，以工学、理学、管理学为主要学科门类，工、理、管、经、文、法、艺多学科协调融合发展。现有5个省级重点学科，11个硕士学位授权一级学科，6个硕士专业学位授权类别，形成了大气、信息、经济管理三大学科群。 学校面向世界科技前沿和国家重大需求开展科学研究，科研水平和服务社会能力持续攀升。现有博士后科研工作站1个、省部级重点实验室12个（含省工程技术研究中心、哲社重点研究基地、协同创新中心）、省高校重点实验室和人文社科重点研究基地11个。近五年学校承担了国家科技计划、国家自然科学基金、国家社会科学基金等国家级项目171项；获省部级及以上科研奖76项，其中国家科技进步二等奖5项。 学校大力加强师资队伍建设，师资力量不断壮大。现有专任教师1200余人，其中博士42０余人，高级职称5５0余人，有全国“百千万人才工程”、国家有突出贡献中青年专家、享受国务院政府特殊津贴专家、四川省学术和技术带头人、四川省有突出贡献的优秀专家等80余人，聘有100余名院士、长江、杰青等高层次专家为我校兼职教授。本校教师担任校外兼职博士生导师20余人，比较有影响力的主要学术兼职46项。 学校认真贯彻国家新时期教育对外开放工作及“一带一路”对教育国际化的要求，坚持开放办学。与美国、英国、德国、澳大利亚、新加坡等国的40余所知名高校和科研机构签署合作协议，与美国科罗拉多州立大学等国外知名高校合作建立国际联合实验室（联合研究院），在教学、科研以及人才培养等领域开展全方位、多层次的国际交流与合作，学校教育国际化水平不断提高。 面向未来，学校将继续秉承“成于大气，信达天下”的大学精神，以人为本，追求卓越，努力为服务国家战略需求和区域经济社会发展做出更多更大贡献。航空港校区地址：成都市西南航空港经济开发区学府路一段24号；邮编：610225；电话：028-85966502；传真：028-85966503。 龙泉校区地址：成都市龙泉驿区阳光城幸福路10号；邮编：610103；电话：028-84833333；传真：028-84833333。