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粉煤灰基免燒免蒸磚是一種新型的建筑材料，它利用粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，以減水劑、緩凝劑等添加劑作為輔助材料，通過一定的工藝方法進行加工制作，從而生產(chǎn)出具有一定強度和耐久性的磚塊，以取代傳統(tǒng)的燒制成型的磚塊。這種不經(jīng)高溫煅燒而制造的一種新型磚類建筑材料對環(huán)境保護具有重要意義，在減少自然資源消耗的同時，有效的減少工業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染。在建筑材料市場，粉煤灰基免燒免蒸磚由于其環(huán)保特性，并且在施工過程中具有一定的便利性和經(jīng)濟性，從而具有較大的競爭優(yōu)勢。這種新型材料具有綠色環(huán)保、高強度、輕質(zhì)等特點，是磚類建材領域?qū)腆w廢棄物資源化利用的理想應用方向。 技術特點 環(huán)保：粉煤灰基免燒免蒸磚以粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，可以減少對自然資源的消耗，使工業(yè)廢棄物得到有效利用，有利于環(huán)境保護。 高強度：采用特定工藝進行加工處理，使得粉煤灰基免燒免蒸磚具有一定的抗壓強度和耐久性，通過對工藝配比的調(diào)控，可以制備出滿足不同需求的磚體，其28天強度為30-60 MPa。 輕質(zhì)：相較傳統(tǒng)的磚體材料而言，粉煤灰基免燒免蒸磚具有較輕的重量有利于施工和運輸。 生產(chǎn)工藝簡單：不需要進行復雜工業(yè)合成，只需將不同粉體進行充分混合，然后制作成型。生產(chǎn)設備簡單易使用，可以在適當?shù)脑O備條件先進行規(guī)模化量產(chǎn)。 安全：在實際生產(chǎn)操作中不需要使用高濃度氫氧化鈉溶液進行活化，降低了施工人員的危險。

該成果創(chuàng)造性地利用高階非線性光學材料獲取醫(yī)學臨床診斷的關鍵信息。利用自主發(fā)明的雙光子熒光探針與雙光子光學CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術是山東大學晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創(chuàng)，國際、國內(nèi)均沒有同類工作。 全新的觀測技術：基于熒光探針與光學切片成像的腫瘤病理臨床診斷技術。 該成果將直接帶動三個高附加值的高技術產(chǎn)業(yè)： 新材料產(chǎn)業(yè)：雙光子熒光探針 新設備產(chǎn)業(yè)：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產(chǎn)業(yè) 新技術產(chǎn)業(yè)：技術人員培訓、臨床服務產(chǎn)業(yè) 符合臨床要求的檢測流程：

北京大學物理學院顏學慶教授和盧海洋研究員領導的課題組提出了激光驅(qū)動光子對撞機的新方案，該方案每脈沖可以產(chǎn)生3億個Breit-Wheeler事件，并且所產(chǎn)生的正負電子對發(fā)散角只有7度，具有非常好的準直性。同時，背景噪聲可以得到有效抑制，信噪比高達1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”為題在線發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和量子電動力學理論，在一定條件下光子（能量）可以轉(zhuǎn)化成物質(zhì)，這對研究物質(zhì)的起因有重要的作用。相關的理論研究始于上世紀30年代，直到1997年美國SLAC實驗室才首次在實驗中觀測到多光子碰撞產(chǎn)生正負電子對的過程。然而，對于兩個高能光子的互作用過程，也就是常說的光子對撞機，到目前為止還未能在實驗中觀測到。在光子對撞機中，光子的互作用的次數(shù)與光子數(shù)目和光子互作用截面成正比，與光子束的脈沖寬度、兩束光子束的交疊面積成反比。在過去實驗中不能觀測到光子的互作用過程是因為已有伽馬射線源的流強和亮度還達不到要求。 近年來，隨著激光技術的發(fā)展，特別是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光強將可以達到1e23W/cm3以上。當如此高強度的激光與物質(zhì)相互作用時，大部分激光能量被吸收并轉(zhuǎn)化成伽馬射線輻射源，如果可以有效控制伽馬射線的發(fā)散角，輻射的伽馬射線將會達到前所未有的流強和亮度。 團隊研究人員在前期的工作中對產(chǎn)生超高亮度伽馬光源進行了深入的研究，首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結構靶中，縱向電場主導了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準直性的電子束，當這些電子束在橫向場中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時，電子就會在管道邊界處產(chǎn)生強伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角，因此可以獲得準直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度，亮度比之前研究報道結果高出兩個數(shù)量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動光子對撞機產(chǎn)生正負電子對的方案設計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應用于光子對撞機。理論計算結果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發(fā)正負電子對信號（>1e8）遠高于現(xiàn)有測量技術的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過程，將提供激光驅(qū)動光子對撞機研究的新途徑，也將極大的促進雙光子BW物理的發(fā)展。未來有望依據(jù)本方案建設基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應用裝置。 北京大學物理學院博士后余金清為論文第一作者。顏學慶教授和盧海洋研究員為通訊作者。論文合作者還包括北京大學的陳佳洱院士、馬文君研究員，広島大學的T. Takahashi教授，高能物理所的黃永盛研究員。該研究工作得到國家自然科學基金、科技部重點研發(fā)專項、挑戰(zhàn)計劃和中國博士后科學基金的聯(lián)合資助。相關模擬工作得到北京大學高性能計算平臺的支持。相關文章鏈接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

"該成果創(chuàng)造性地利用高階非線性光學材料獲取醫(yī)學臨床診斷的關鍵信息。利用自主發(fā)明的雙光子熒光探針與雙光子光學CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術是山東大學晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創(chuàng)，國際、國內(nèi)均沒有同類工作。該成果將直接帶動三個高附加值的高技術產(chǎn)業(yè)： 1. 新材料產(chǎn)業(yè)：雙光子熒光探針 2. 新設備產(chǎn)業(yè)：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產(chǎn)業(yè) 3. 新技術產(chǎn)業(yè)：技術人員培訓、臨床服務產(chǎn)業(yè) "

光子首先從納米波導直接折射進入微腔混沌模式，其角動量較小，對應于光子在微腔界面的反射角較小。與旋轉(zhuǎn)對稱微腔不同，混沌運動使得光子角動量不斷發(fā)生變化。尤其引人注目的是，微腔內(nèi)的混沌光子運動并非毫無規(guī)律，而是遵循特定的短時動力學規(guī)律，從而實現(xiàn)入射光子的角動量在皮秒時間尺度內(nèi)（一皮秒相當于一萬億分之一秒）隨混沌運動從小到大的快速轉(zhuǎn)換。當混沌光子的角動量接近回音壁模式角動量時，二者之間可以發(fā)生共振隧穿過程。得益于光子角動量在混沌運動中的快速轉(zhuǎn)換，此創(chuàng)新方法可以實現(xiàn)納米尺度波導與回音壁光學模式的超寬帶耦合。

可以量產(chǎn)/n波長范圍905-1064nm、水平、垂直發(fā)散角<10度；直流輸出功率>5W;窄脈沖輸出功率>20W;光子晶體激光器模塊窄脈沖輸出功率>130W；并與傳統(tǒng)半導體激光器工藝相兼容。此外還開展了808nm、980nm和1064nm等波段光子晶體激光器研究。“先進半導體光子晶體激光器技術研究”獲得2013年度北京市科學技術獎二等獎，光子晶體高功率高亮度激光器被評為“2014中國光學重要成果”。市場預期：半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的核

基于InGaAs-APD的超靈敏高速光電探測模塊，探測波段覆蓋900 -1700 nm，探測效率最高可達25%。采用先進的正弦頻譜濾波技術，支持GHz以上的單光子探測。此外，得益于先進的噪聲抑制和弱信號處理技術，GHz 單光子探測器在如此高的工作頻率下依然可以保持5×10-6/pulse的暗計數(shù)水平，以及小于5%的后脈沖概率。而多通道GHz單光子探測器的集成，可實現(xiàn)高速的光子數(shù)可分辨探測，拓展量子探測器的動態(tài)范圍。 相關技術指標： 通道數(shù)： ≥4 工作頻率：1-2.5GHz 探測效率：1-25% 連續(xù)可調(diào) 暗計數(shù)： 工作頻率1-1.5GHz：≤ 5×10-6/pulse 工作頻率2-2.5GHz：≤ 1×10-5/pulse 后脈沖： ≤ 5% 死時間： 3 ~ 10 ns (暗計數(shù)后脈沖指標均在10%探測效率下測得) 技術創(chuàng)新點： 國際上首次提出“一種低時間抖動低噪的吉赫茲單光子探測方法”，通過頻譜分析的方法將低通濾波和平衡相結合，實現(xiàn)了高速高性能InGaAs APD單光子探測，被國內(nèi)外單光子探測領域的專家同行廣泛引用。基于該技術所研制的GHz單光子探測器通過華東電子測量儀器研究所光電計量校準中心（國防科技工業(yè)光電子一級計量站）鑒定檢測，性能指標達到國際同類儀器先進水平。“單光子探測關鍵技術與儀器開發(fā)”獲2012年上海市科技發(fā)明二等獎（第十完成人）此外，在此基礎上，將室溫單光子探測的速率提升到GHz以上，與國際水平相對比，工作頻率提升到了1.5GHz，后脈沖誤計數(shù)概率亦有所下降，探測效率為21%時，后脈沖概率僅為1.4%。

本成果包括系列基于硅基或SOI基材料的高壓集成技術，可用于700V AC-DC電源管理IC、600V/1200V高壓柵驅(qū)動IC、不同電壓需求的高壓開關IC、D類功率放大器、電機驅(qū)動IC等的研制，滿足照明、工業(yè)控制、汽車電子、電機驅(qū)動、消費電子等領域的需求。具體包括： 硅基：（1）超低比導通電阻700V單晶型BCD工藝；（2）600V外延型BCD工藝；（3）1200V外延型BCD工藝；（4）48V高功率BCD工藝；（5）40V高壓雙極型工藝。 SOI基：（1）600V 厚層SOI BCD工藝；（2）650V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（3）300V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（4）200V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（5）100V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（6）40V薄層SOI高壓CDMOS工藝；（7）-200V SOI高壓CDMOS工藝；（8）-100V SOI高壓CDMOS工藝。

本成果包括系列基于硅基或SOI基材料的高壓集成技術，可用于700V AC-DC電源管理IC、600V/1200V高壓柵驅(qū)動IC、不同電壓需求的高壓開關IC、D類功率放大器、電機驅(qū)動IC等的研制，滿足照明、工業(yè)控制、汽車電子、電機驅(qū)動、消費電子等領域的需求。

北京大學物理學院現(xiàn)代光學所王劍威研究員與意大利羅馬大學Fabio Sciarrino教授、英國布里斯托爾大學Anthony Laing和Mark Thompson教授，受邀在國際著名刊物《自然-光子學》（Nature Photonics）上撰寫綜述文章，介紹“集成光量子技術”這一新興領域的基本科學原理和前沿進展。 量子技術利用量子物理基本原理，通過操控光或物質(zhì)的量子疊加和量子糾纏等內(nèi)稟屬性，其信息處理能力有望從根本上超越經(jīng)典范疇的信息技術。集成光量子芯片技術是一門結合了量子物理、量子信息、集成光子學和微納制造等學科的前沿交叉技術，通過半導體微納加工制造，有望實現(xiàn)高性能且大規(guī)模集成的光量子器件和系統(tǒng)，達到對作為量子信息載體的單光子進行高效處理、計算和傳輸?shù)裙δ堋?國內(nèi)外對集成光量子芯片技術的研究取得許多重要進展 2008年，國際上首次實現(xiàn)了基于二氧化硅平面光波導體系的量子受控糾纏門和量子干涉，開創(chuàng)了集成光量子芯片領域的先河。在過去十年間，國內(nèi)外對集成光量子芯片技術的研究,取得了許多重要進展，目前已實現(xiàn)了片上光量子態(tài)的制備、量子操控以及單光子探測等核心功能，并且器件集成度和功能復雜度也都得到了大幅度提高。綜述總結了集成光量子芯片的主流材料體系、核心量子光學元器件，及其量子信息的前沿應用，包括量子密鑰分發(fā)和通信、物理和化學系統(tǒng)的量子模擬、量子玻色取樣、光量子信息處理和計算等。 集成光量子芯片的材料體系目前主要采用硅基絕緣體上、鈮酸鋰、激光直寫二氧化硅、氮化硅、氮化嫁、磷化銦等光波導材料。核心器件主要包括集成單光子源與糾纏光子源、可編程大規(guī)模集成光路、集成單光子探測器等，其中量子光源主要有非線性參量型量子光源和固態(tài)量子點型量子光源，而單光子探測主要通過超導納米線探測和過度邊緣感應傳感來實現(xiàn)。這些核心光量子集成器件的性能均取得了很大程度的提升。與此同時，集成光芯片平臺上也已經(jīng)逐漸發(fā)展出一套可以將量子信息精確加載在單光子的路徑、偏振、時間、空間、頻率等不同自由度的方法，為該技術的發(fā)展提供了廣闊的便利性和多樣化。 集成光電子器件在經(jīng)典通信系統(tǒng)中一直起著舉足輕重的作用，可以預期其也將在量子密鑰分發(fā)和量子通信中起到重要作用，特別是微小型、低成本、高性能的量子通信收發(fā)芯片的發(fā)展，將有助于進一步降低成本、提高可靠性，推進其實用化進程。目前，量子通信的幾種主要協(xié)議，包括制備-測量類的通信協(xié)議以及基于糾纏分布和量子隱形傳態(tài)類的協(xié)議等，已先后在硅基、磷化銦、氮化硅等光子芯片上得到實驗驗證。另外，全集成型量子真隨機數(shù)發(fā)生器也有很多實驗實現(xiàn)，并有望在不遠的將來提供微小型、高速和低成本的真隨機數(shù)發(fā)生器。 量子線路模型和基于測量的單向量子計算模型是實現(xiàn)通用量子計算的主流模型。光學量子計算的線路模型實現(xiàn)方案存在擴展性困難，但基于測量的光量子計算可以大大降低需要的物理資源，并可實現(xiàn)通用量子計算。在可編程的光量子芯片平臺上，目前已成功實驗驗證了Shor因數(shù)分解算法、Grover搜尋算法、優(yōu)化算法等重要算法，并可在單一芯片實現(xiàn)多種復雜量子信息處理功能。近年來，片上制備并操控復雜量子態(tài)，包括高維量子態(tài)、多光子糾纏態(tài)、圖糾纏態(tài)等，均已在硅基和二氧化硅等平臺實現(xiàn)。值得一提的是，集成光量子芯片的高可編程性、高穩(wěn)定性、高保真度，為通用量子計算的實現(xiàn)提供了基礎。 量子玻色取樣和量子模擬被認為是量子計算的短期實現(xiàn)目標和重要應用方向。觸發(fā)型玻色取樣和基于量子點光源的玻色取樣，被認為是實現(xiàn)具備“量子優(yōu)勢”的玻色取樣量子計算的有效技術方案，有望超越經(jīng)典計算機計算能力，其中前者已實現(xiàn)芯片上量子光源和線性網(wǎng)絡的全集成，而后者最近在中科大發(fā)布的一個論文預印本中報道了20光子60模式玻色取樣的重要突破。集成光量子芯片體系已實驗驗證了離散型和連續(xù)型的量子漫步功能，并可用于模擬復雜的物理和生物過程。同時，集成光量子模擬器也成功驗證了多種典型的量子模擬算法，有望有效地模擬化學分子動力學過程。