全球量子计算技术研究进展与发展建议
摘要:量子计算是引领新一轮科技革命与产业变革的战略性前沿领域，厘清我国在该领域的技术态势并制定精准发展路径，对赢得全球科技竞争主动权至关重要。文章通过对国际量子计算技术发展格局的深度剖析，系统评估了我国量子计算技术的发展情况。研究表明，我国经过近10 年的快速发展，量子计算整体技术水平跻身全球第一方阵，在光量子等技术路线上领先，但在多数细分方向上与美国仍有差距，在基础原理与原始创新层面有待提高。研究进一步揭示了我国在核心材料、关键设备领域面临的外部制约，以及高端人才储备短缺的严峻挑战。基于此，提出了一系列旨在强化自主创新、优化人才战略的对策，为我国在量子领域抢占未来制高点提供决策参考。
量子计算机的现状与发展
摘要：量子计算是一场信息和计算领域的深刻变革，有望重塑未来的计算范式。文章追溯了量子计算从理论奠基与思想萌芽、算法突破、实验探索与硬件起步到当前“含噪声的中等规模量子”时代的4 个发展阶段，系统阐述了量子比特、量子叠加和量子纠缠等核心物理原理。详细梳理并比较了超导、离子阱、光量子及中性原子的主要硬件研发技术路线，分析了其在规模、质量和连接性上的不同权衡。在此基础上，深入探讨了量子计算面临的三大核心挑战：对抗环境噪声与退相干、实现高开销的量子纠错及解决系统扩展的工程瓶颈。进一步聚焦产业化进程，剖析了量子计算云平台的发展模式，并重点论述了从松耦合到“量超融合”的量子-经典混合计算架构，认为这是通往实用性量子优势的关键路径。立足全球趋势与我国国情，提出了以容错为长远目标、软硬件生态协同发展、加速量超融合落地等发展建议，以期为我国在该领域的战略规划提供参考。
二维材料引领后摩尔时代
摘要：二维材料因其优异的物理化学特性，在“后摩尔时代”成为集成电路、可穿戴技术、医疗监测等领域的潜力股，变成当前学术界和产业界的研究热点。介绍了后摩尔时代面临的瓶颈和挑战，以及二维材料的发展历程、制备方法以及超薄性、带隙可调和超高的迁移率，分析了二维材料在芯片、柔性传感器、能源存储、光电器件等领域的应用前景。探讨了二维材料在实际应用中面临的规模化制备、工艺复杂度高、实际测试与预期理论值差异大等问题，提出了通过新型原子催化剂、卷对卷转移技术、氢钝化等手段来弥补这些不足，探讨了二维材料的潜力。总结了发展二维材料的方向路径，强调二维材料硅基化改造、多维度创新和产业化推进的重要性。
无线输能超表面技术研究进展
摘要：随着无线通信与人工智能技术的发展，小型移动设备的数量正在急剧增加，传统有线电力供应模式已不能满足人们对便携性和移动性的需求。射频与微波无线输能技术能够摆脱有线能源的限制，在无线设备中具有巨大的应用潜力。综述了超表面技术的关键热点，介绍了无线输能融合无线通信、无线传感、可重构智能超表面和目标识别与定位等技术的研究进展。超表面具备独特的电磁参量调控能力和二维紧凑可共形等优势，有望在射频与微波无线输能领域起到关键作用。无线输能超表面技术的关键热点主要包括无线电力传输、无线能量收集、同步无线信息与电力传输和可重构无线输能技术等。在无线输能系统中，超表面可以在发射端生成能量波束，在传输路径中增强耦合谐振，还可以在接收端提高交直流转换效率。
光驱动微纳马达的机理及应用
摘要：近年来，光驱动微纳马达作为一种新兴的微型动力装置，因其能量输入可调、开关状态可逆且可远程操控等优势，在水环境处理、生物医疗以及生物传感等领域展现出广阔的应用前景。梳理了光驱动微纳马达在材料设计、光能利用与驱动控制等方面的研究进展，重点分析了基于光热效应、光致异构化以及光催化分解等不同机制的驱动机理，并列举了分别利用紫外光、可见光与近红外光驱动的微纳马达的独特优势及其典型应用。同时，该类马达在实际应用中仍面临光能转换效率较低、运动控制精度不足以及材料生物相容性和稳定性不佳等问题。未来研究应致力于提升光能转换效率、开发高生物相容性材料、优化运动控制策略，并探索多源驱动方式与多功能集成化设计，从而推动光驱动微纳马达性能的全面提升与应用范围的进一步扩展。
激光合成技术制备电化学功能材料的应用研究进展
摘要：激光技术是近年来一种应用广泛的合成技术，具有一定的可控性、低接触性和低污染性，其操作简单高效，能够减少材料浪费和能源消耗，降低对环境的影响。利用激光合成技术制备出的具有多孔结构的电化学功能材料在储能领域，如光电催化、电池、超级电容器等方面，有着良好的应用前景。激光合成技术的应用，能够实现资源的高效利用和环境的可持续发展。本文综述了激光合成技术的原理及其在储能及生物传感方面的应用，对激光的机遇与挑战进行了讨论。随着激光合成材料研究的持续深入，其在能量存储领域的应用技术正迎来加速发展。
光电化学金属催化研究进展
摘要：光电化学金属催化融合了光化学、电化学以及金属催化的特性, 为高活性自由基的可控产生及选择性转化提供了新的研究思路. 光催化剂可以在电极表面得失电子形成相应的光敏剂, 避免传统光化学合成中等物质的量的氧化还原试剂的使用; 体系中的金属催化剂既可以作为电化学催化剂在电极表面上传递电子, 还可以和反应底物相互作用,控制反应的路径. 这种新型的催化策略同时利用光能和电能作为反应的驱动力, 极大地降低了反应的电极电势, 从而在温和的条件下完成常规方法难以实现的电子转移活化过程. 总结了过去几年光电化学金属催化领域取得的重要研究进展, 通过选取的典型示例以及相关的反应机理解读展示该方法的合成特点及优势.
集成电光频率梳研究进展
摘要：光学频率梳是由一系列离散且等间隔分布的频率成分所组成的光谱结构，作为光谱分析的天然刻度尺，其已广泛应用于光谱学、精密测量、光通信、传感等多个领域。光学频率梳根据其产生技术可分为基于锁模激光器的光学频率梳、克尔微腔光学频率梳、电光频率梳。电光频率梳由于其频率间隔可调、梳齿功率较高、可实现微波到光波的转换等优势，得到了充分发展。但传统电光频率梳的产生器件存在体积大、功耗高的缺点，限制了其进一步应用。随着微纳加工技术的不断发展，越来越多的材料应用于片上集成光学器件，包括硅、氮化硅、氮化铝、磷化铟、铌酸锂、砷化铝镓等。集成电光频率梳器件具有体积小、功耗低等优势，是构建光电集成芯片的重要器件。文中旨在对集成电光频率梳的研究现状进行综述，首先介绍光学频率梳的类型，并详细论述电光频率梳的产生机制；其次介绍产生集成电光频率梳的材料平台、相应的光梳性能指标及其应用；最后基于目前集成电光频率梳领域存在的问题，对未来的研究趋势做出展望。
金刚石半导体器件研究概述
摘要：半个多世纪以来半导体基础材料经历了从锗、硅为代表的第一代，砷化镓、磷化铟为代表的第二代，碳化硅、氮化镓、氮化铝为代表的第三代的逐步演化。在演化过程中，更快响应，更高功率，更强稳定性始终是人们不断追求的目标。尽管现有半导体器件已经极大的推动了人类文明的进步且创造了巨大的价值，但是第四代半导体材料——金刚石展现出来的各种特性依旧使人欣喜和对未来充满信心。本文将概述现阶段金刚石半导体器件研究的进展，包括金刚石材料的制备，金刚石二极管、发光二极管、三极管、场效应管，金刚石传感器，金刚石微机械等等。
