分布式光纖溫度檢測(cè)儀
“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星
市場(chǎng)星報(bào)、安徽財(cái)經(jīng)網(wǎng)(m.mjvf.cn)訊(記者 于彩麗/文 中國(guó)科大/供圖)2016年4月26日，習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)科大考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，創(chuàng)新居于五大新發(fā)展理念之首，要把創(chuàng)新作為最大政策。2018年9月，習(xí)近平總書(shū)記對(duì)中國(guó)科大的未來(lái)發(fā)展提出了殷切希望，指出要傳承科教報(bào)國(guó)、追求卓越的精神，瞄準(zhǔn)世界科技前沿，執(zhí)著攻關(guān)創(chuàng)新，在基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性工作上多下功夫。
中國(guó)科大牢記習(xí)近平總書(shū)記的殷殷囑托，將“在基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性工作上多下功夫”作為科技創(chuàng)新著力點(diǎn)，加快卓越科技創(chuàng)新體系建設(shè)，原創(chuàng)性科技成果不斷涌現(xiàn)。
“冰立方”用上“科大造”光纖溫度計(jì)
5月27日，合肥市科技成果轉(zhuǎn)化專班摸底成果項(xiàng)目路演中國(guó)科大專場(chǎng)活動(dòng)在安徽創(chuàng)新館舉行。由中國(guó)科大教授陳旸帶來(lái)的中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)自主研制的高精度光纖振動(dòng)——溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)格外吸引眼球，該設(shè)備可以通過(guò)現(xiàn)有通訊光纖，精準(zhǔn)測(cè)量振動(dòng)和溫度。其實(shí)早在今年冬奧會(huì)期間，該設(shè)備就全程參與了冰壺賽事保障。
冬奧賽事中冰雪溫度至關(guān)重要。“冰立方”是冬奧會(huì)歷史上體量最大的冰壺場(chǎng)館，也是世界上唯一在泳池上架設(shè)冰壺賽道的“雙奧”場(chǎng)館，它實(shí)現(xiàn)了水冰之間自由轉(zhuǎn)換。
“冰壺場(chǎng)館對(duì)溫度的要求極高，整個(gè)冰體的溫度差異要控制在0.5℃內(nèi)。”中國(guó)科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心特任副研究員張強(qiáng)介紹，場(chǎng)館濕度、空氣溫度、場(chǎng)館形狀，以及運(yùn)動(dòng)員比賽過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量，都會(huì)導(dǎo)致冰體溫度發(fā)生變化。“這時(shí)，全空間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冰體溫度，提供科學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)于保障賽事舉行至關(guān)重要”。
傳統(tǒng)測(cè)溫手段主要采用電學(xué)溫度計(jì)和紅外測(cè)溫儀，但這些測(cè)溫方式往往是單點(diǎn)測(cè)量，無(wú)法全面及時(shí)反映溫度在空間上的分布以及隨時(shí)間的變化。“像紅外測(cè)溫儀一般只能在賽前或賽后對(duì)賽道進(jìn)行測(cè)溫。”張強(qiáng)說(shuō)。
分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS)很好地解決了這一難題。在冬奧會(huì)開(kāi)幕前，中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)在冰壺賽場(chǎng)冰面下方鋪設(shè)約200米通信光纖，這相當(dāng)于布設(shè)了500個(gè)傳統(tǒng)溫度計(jì)，并部署2套分布式光纖溫度傳感設(shè)備，對(duì)賽道的冰體溫度進(jìn)行空間和時(shí)間上的連續(xù)監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解冰體溫度的微小變化，精確度可達(dá)0.1℃。
監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，冰壺比賽場(chǎng)地冰體溫度(冰面下5厘米)較為穩(wěn)定(在-9℃至-10℃之間)，場(chǎng)地的不同區(qū)域溫度存在微弱差異(約0.2℃)，比賽后冰體溫度略有升高(不超過(guò)0.8℃)。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送至“冰立方”場(chǎng)館環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，全程保障冬奧會(huì)冰壺賽事的順利進(jìn)行。
近年來(lái)，中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)一直致力于光纖傳感應(yīng)用領(lǐng)域的研究。2021年8月，陳旸研究團(tuán)隊(duì)研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式光纖聲波/振動(dòng)傳感系統(tǒng)(DAS)，利用現(xiàn)有通信光纜進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)和地下空間探測(cè)等工作。該研究成果得到中國(guó)地震局認(rèn)可。
陳旸介紹，分布式光纖傳感系統(tǒng)具有廣泛應(yīng)用前景，可以監(jiān)測(cè)溫度、振動(dòng)，在激光自然資源的普查與調(diào)查、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和等方面作出貢獻(xiàn)。此外，它還可以應(yīng)用于自然災(zāi)害的預(yù)防和監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步降低自然災(zāi)害造成的損失。
“墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)1200公里地面站之間的量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸
日前，記者從中國(guó)科大獲悉，該校潘建偉及其同事彭承志、陳宇翱、印娟等利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個(gè)地面站之間的量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸，向構(gòu)建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸通�？梢岳昧孔与[形傳態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)，是構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)的重要實(shí)現(xiàn)途徑之一，也是實(shí)現(xiàn)多種量子信息處理任務(wù)的必要元素。量子態(tài)傳輸距離在理論上可以是無(wú)窮遠(yuǎn)。然而，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會(huì)受到信道損耗、消相干等因素的影響，如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領(lǐng)域的重要研究目標(biāo)之一。
利用星載糾纏源向遙遠(yuǎn)的兩地先進(jìn)行糾纏分發(fā)，再進(jìn)行量子態(tài)的制備與重構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸?shù)淖羁赡苈窂街�。但是，由于大氣湍流的影響，光子在大氣信道中傳播后，�?shí)現(xiàn)基于量子干涉的量子態(tài)測(cè)量是非常困難的。在以往的實(shí)驗(yàn)中，量子態(tài)傳輸?shù)闹苽浞蕉际橇孔蛹m纏源的擁有者，無(wú)法真正意義上由第三方提供糾纏來(lái)實(shí)現(xiàn)先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。隨著2016年“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的成功發(fā)射，為量子通信實(shí)驗(yàn)提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。
研究人員利用光學(xué)一體化粘接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無(wú)需主動(dòng)閉環(huán)即可長(zhǎng)期穩(wěn)定。利用該技術(shù)的突破，結(jié)合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在云南麗江站和德令哈地面站之間完成了遠(yuǎn)程量子態(tài)的傳輸驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中對(duì)六種典型的量子態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。千公里的距離為目前地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o(jì)錄。
執(zhí)著攻關(guān)創(chuàng)新 原創(chuàng)性科技成果不斷涌現(xiàn)
2016年，習(xí)近平總書(shū)記視察中國(guó)科大時(shí)贊揚(yáng)中國(guó)科大“這些年抓科技創(chuàng)新動(dòng)作快、力度大、成效明顯，值得肯定”，殷切期望學(xué)校要“勇于創(chuàng)新、敢于超越、力爭(zhēng)一流，在人才培養(yǎng)和創(chuàng)新領(lǐng)域取得更加驕人的成績(jī)，為國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)”。6年來(lái)，中國(guó)科大加快卓越科技創(chuàng)新體系建設(shè)，涌現(xiàn)出一大批原創(chuàng)性科技成果。
6年來(lái)，中國(guó)科大重大原創(chuàng)性科技成果不斷涌現(xiàn)。學(xué)校面向國(guó)家重大需求，主導(dǎo)或參與了多項(xiàng)“大國(guó)重器”， “嫦娥”攬?jiān)隆?ldquo;墨子”升空 、“天問(wèn)”探火、“悟空”獲取宇宙射線能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)，“奮斗者”遨游萬(wàn)米深海……多個(gè)科技創(chuàng)新“制高點(diǎn)”被中國(guó)科大人成功登頂，“‘祖沖之號(hào)’‘九章二號(hào)’量子計(jì)算原型機(jī)研制成功”“凱勒幾何兩大核心猜想被證明”……6年來(lái)，中國(guó)科大作為第一完成單位獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)7項(xiàng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng);學(xué)校高質(zhì)量學(xué)術(shù)成果實(shí)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，截至2022年4月，中國(guó)科大作為第一完成單位有43篇論文登上國(guó)際三大頂尖學(xué)術(shù)期刊(CNS)。
6年來(lái)，中國(guó)科大不斷健全卓越科技創(chuàng)新體系。學(xué)校全力支持國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，全面參與合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心建設(shè)，牽頭或參與合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心人工智能研究院、大健康研究院、能源研究院及中國(guó)科學(xué)院臨床研究醫(yī)院(合肥)建設(shè)。加快國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室體系重組，成立碳中和研究院，啟動(dòng)建設(shè)深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)合肥先進(jìn)光源、“空地一體”量子精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)施等重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快臨床研究醫(yī)院建設(shè)發(fā)展。持續(xù)推進(jìn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施(合肥分中心)、大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目建設(shè)。學(xué)�，F(xiàn)有11個(gè)國(guó)家級(jí)科研機(jī)構(gòu)、25個(gè)中國(guó)科學(xué)重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)、50個(gè)其他省部級(jí)科研平臺(tái)和22個(gè)所系聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、42個(gè)校級(jí)科研機(jī)構(gòu)，主持或參與4個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
6年來(lái)，中國(guó)科大不斷提升科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成效。學(xué)校大力推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，獲批“高等學(xué)�？萍汲晒D(zhuǎn)化和技術(shù)轉(zhuǎn)移基地”“國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范高校”，入選全國(guó)首批“賦予科研人員職務(wù)科技成果所有權(quán)或長(zhǎng)期使用權(quán)試點(diǎn)單位”。制定《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化工作的意見(jiàn)》，開(kāi)展賦予科研人員職務(wù)科技成果所有權(quán)或長(zhǎng)期使用權(quán)試點(diǎn)，已開(kāi)展賦權(quán)改革項(xiàng)目9項(xiàng)，當(dāng)前擬簽訂項(xiàng)目3項(xiàng)。
