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量子信息科技的发展现状与展望

物理学报 2024年第1期73卷 1-8页

作者：潘建伟中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使... 详细信息

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使得以量子信息科学为代表的量子科技突飞猛进,标志着第二次量子革命的兴起.量子信息科技包括量子通信、量子计算、量子精密测量等方面,为保障信息传输安全、提高运算速度、提升测量精度等提供了革命性解决方案,可为国家安全和国民经济高质量发展提供关键支撑.经过近30年的发展,我国在量子信息科技领域整体上已经实现了从跟踪、并跑到部分领跑的飞跃,在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位;在量子计算方面牢固占据国际第一方阵;在量子精密测量的多个方向进入国际领先或先进水平.当前,需要根据国家战略需求和国际竞争态势,做好未来5—10年我国在量子信息领域的发展重点研判,率先建立下一代安全、高效、自主、可控的信息技术体系.

关键词：量子通信量子计算量子精密测量

一维超冷原子动量光晶格中的手征对称性破缺拓扑相

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物理学报 2024年第4期73卷 21-26页

作者：曾超毛一屹吴骥宙苑涛戴汉宁陈宇翱中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 合肥国家实验室合肥230088 南方科技大学物理系深圳518055

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子... 详细信息

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子动量晶格系统中有效地模拟了一个链长为26、手征对称性破缺的Zigzag模型,其中相等的次近邻耦合强度能够在保留空间反演对称性的同时破坏手征对称性.通过测量原子的时间平均波包位移来获得系统的拓扑不变量,并得到了其对应的量子化的Zak相位.此外,还观测到系统随着最近邻耦合强度比例的变化会从非平庸拓扑相转变为平庸拓扑相.本文不仅为对称性及拓扑相的相关研究提供了一个完全可控的平台,还可以通过控制格点间耦合强度和原子间相互作用,探索例如Tasaki,Aharonov-Bohm caging模型中的平带拓扑以及引入相互作用研究的非线性拓扑现象.

关键词：对称性拓扑不变量 Zak相位动量光晶格

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基于增强条纹去除的超冷原子成像

物理学报 2024年第14期73卷 193-200页

作者：王帅李希姚星灿中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但... 详细信息

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

关键词：条纹去除吸收成像幺正费米超流第二声波

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基于数据挖掘的前沿技术识别方法与实证研究

系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3082-3092页

作者：苗红连佳欣李伟伟耿国桐王浩桐张惠钊吴菲菲北京工业大学经济与管理学院北京100124 军事科学院国防科技创新研究院北京100071 军事科学院军事科学信息研究中心北京100011

依据前沿技术的前瞻性、先导性、探索性及颠覆性特征,构建基于数据挖掘的前沿技术识别方法,可为高效制定技术发展策略、合理调整技术规划布局提供支撑。首先,以工程索引(engineering index,EI)和德温特创新(Derwent innovation,DI)平台... 详细信息

依据前沿技术的前瞻性、先导性、探索性及颠覆性特征,构建基于数据挖掘的前沿技术识别方法,可为高效制定技术发展策略、合理调整技术规划布局提供支撑。首先,以工程索引(engineering index,EI)和德温特创新(Derwent innovation,DI)平台数据库为数据源,制定检索表达式采集数据,并对数据进行预处理。其次,建立表征前沿技术特征的指标体系,并对据此筛选出的技术文本数据进行挖掘,识别前沿技术主题。最后,以量子计算领域为例开展实证研究,识别出量子纠错技术、光量子芯片技术等前沿技术点,经技术专家等验证,表明识别结果科学有效。

关键词：数据挖掘技术识别前沿技术

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“数智”时代传媒业新质生产力的生成路径与作用逻辑

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中国编辑 2024年第5期 22-27页

作者：王润珏黄沁文中国传媒大学国家传播创新研究中心

“数智”时代,以人工智能为代表的信息科技领域的创新突破成为传媒业生产力创新发展的重要来源。技术创新、行业实践、投资倍增和政策供给共同构成传媒业新质生产力发展的动力体系。在高速迭代的人工智能技术推动下,传媒业迎来生产要素... 详细信息

“数智”时代,以人工智能为代表的信息科技领域的创新突破成为传媒业生产力创新发展的重要来源。技术创新、行业实践、投资倍增和政策供给共同构成传媒业新质生产力发展的动力体系。在高速迭代的人工智能技术推动下,传媒业迎来生产要素、生产模式、运行方式、组织结构、产业边界的系统性变化,并经由这一过程实现生产能力的提高和整体实力的跃升。从长期来看,加快“数智”时代传媒业新质生产力发展的关键在于通过加强政策引导、加快应用落地、重视人才建设、坚守安全红线,建立与之相适应的保障体系。

关键词：传媒业生成式人工智能新质生产力数据要素

内蒙古沿黄河流域七盟市碳排放影响因素与情景分析

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 778-787页

作者：于晓燕沈碧霞吴雨彤高雅娴魏光普内蒙古科技大学内蒙古科技大学产业信息化与产业创新研究中心

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化... 详细信息

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化率和人均GDP等6个因素以及各因素间的交互作用对七盟市碳排放的影响,并基于情景分析法预测七盟市2023—2035年碳排放变化趋势和达峰量。结果表明:2005—2022年七盟市碳排放量总体呈现波动上升趋势;人口规模、城镇化率、人均GDP的增加导致碳排放量增加,而能源强度和碳排放强度的降低可以有效减缓碳排放量增加;城镇化率和人均GDP的交互作用会导致七盟市碳排放量增加,而人口规模和人均GDP的交互作用、能源强度和产业结构的交互作用能有效抑制该地区碳排放量增加;6种不同预测情景下七盟市的碳排放量变化趋势差异较大,高碳情景和基准情景模拟下2030年碳排放量均未达到峰值,而其他4种情景碳排放量均在2030年出现峰值,且此4种情景模拟下碳减排的效果依次为全面低碳情景>能源强度降低情景>碳排放强度降低情景>产业结构优化情景。因此,全面实现产业结构优化、清洁能源开发和绿色工业技术突破性发展是内蒙古沿黄河流域七盟市实现经济与节能减排协同发展目标的最优策略。

关键词：黄河流域碳排放情景分析法 STIRPAT模型

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 747-760页

作者：刘新朱海滨刘宗强薛长虎穆雅鑫渠晓东叶盛波夏正欢方广有北京卫星信息工程研究所北京100095 北京信息科技大学机构北京100101 北京理工大学北京100081 中国科学院机构空天信息创新研究院北京100190

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息... 详细信息

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

关键词：超宽带穿墙雷达分布式组网无线组网数据同步联合定位

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面向应用场景的前沿技术识别方法

情报杂志 2024年

作者：苗红王浩桐李伟伟耿国桐连佳欣王艳吴菲菲北京工业大学经济与管理学院军事科学院国防科技创新研究院军事科学院军事科学信息研究中心

[研究目的]场景驱动创新是引领产业结构升级的关键路径,如何基于不同场景识别前沿技术成为推动新质生产力发展的重要议题。[研究方法]提出了一种面向应用场景的前沿技术识别方法。首先以专利、论文为数据源,基于前瞻性、先导性、探索性... 详细信息

[研究目的]场景驱动创新是引领产业结构升级的关键路径,如何基于不同场景识别前沿技术成为推动新质生产力发展的重要议题。[研究方法]提出了一种面向应用场景的前沿技术识别方法。首先以专利、论文为数据源,基于前瞻性、先导性、探索性、颠覆性指标体系初步筛选前沿技术主题;其次以科技报告为数据源,基于技术-关系-技术(Technology-Relationship-Technology,TRT)结构的语义分析,分析技术应用场景;最后,构建专利、论文数据与科技报告的相似性矩阵,建立技术与场景识别结果的关联,据此进一步筛选前沿技术主题,并结合专家知识,识别出面向应用场景的前沿技术主题,提供了场景驱动实践探索的新方法。[研究结论]以无人机目标识别与跟踪领域为例进行实证研究,在面向情报、监视与侦察(Intelligence,Surveillance,and Reconnaissance,ISR)、物资运输、医疗补给等14个应用场景的前沿技术识别结果显示,目标识别与跟踪算法设计、视觉系统与图像处理技术、任务规划技术、无线通信技术4项技术为该领域的前沿技术,验证了该识别方法的可行性与有效性。

关键词：应用场景前沿技术技术识别主题识别科技报告无人机 TRT语义分析

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机器人操作系统ROS安全性研究综述

软件学报 2024年第2期35卷 1010-1027页

作者：鲁敬敬秦云川刘志中唐卓张拥军李肯立湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 国家超级计算长沙中心湖南长沙410012 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100850 湖南大学重庆研究院重庆401135

机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研... 详细信息

机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研究人员针对机器人操作系统的安全性做了许多研究工作,但遗憾的是,安全性目前还没有得到足够的重视.为了引起人们对机器人系统安全性更多的关注,同时帮助人们快速了解当前主流机器人操作系统ROS(robot operating system)的安全性解决方案,对ROS的安全性进行系统的调研和总结.一方面,深入分析ROS的安全特性,总结ROS中已知的安全问题.另一方面,对近年来ROS安全性相关的研究进行分类分析和概括总结,并从机密性、完整性和可用性这3个方面,对众多ROS的安全性解决方案进行比较.最后,对ROS安全性研究的前景进行展望.

关键词：机器人 ROS ROS2 安全性