该项研究获得了国家自然科学基金面上和青年项目、中国科学院西部之光人才项目、中国科学院太阳活动重点实验室、云南省应用基础研究计划项目以及科技部重大项目的支持。

该研究成果的第一作者、中国科学院深圳先进技术研究院研究助理谢灵霞告诉《中国科学报》。中国科学院深圳先进技术研究院供图 团队成员合影。

传统材料换新装 其实，骨科植入材料在国外同样属于比较热门的研究方向，但大多数研究均聚焦于组织工程支架（3D打印，静电纺丝等）这一方面。我们在研究中所选择的涂层材料为聚三亚甲基碳酸酯，但在后续进行体外模拟降解实验过程中发现所制备的涂层在磷酸盐缓冲液中降解非常缓慢，和其在动物体内的降解过程不匹配，后来通过文献调研发现，聚三亚甲基碳酸酯涂层的降解需要脂肪酶的参与，我们也进而解决了这一问题。然而，早期免疫调控所需要的材料表面性质与后续成骨修复所需要的材料表面性质并不完全相同。首先选用骨科植入常用的医用高分子材料聚醚醚酮（PEEK）为基材，以可控降解的聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）为涂层材料负载具有促成骨功能的地塞米松（DEX）。为此，我们从中获得启发，希望在骨科植入材料表面构建一个能够在生理环境中缓慢降解的梯度功能涂层，进而通过降解过程中功能组分的先后释放来实现免疫成骨时序调控功能。

再如，在涂层表面接枝细胞因子IL-10的过程中，王怀雨团队希望能够尽可能地避免使用化学交联剂，后来他们基于气体PIII处理对涂层表面的活化作用，最终得以实现以linker-free的方式在涂层表面负载生物分子。一般而言，分为病理过程造成的骨缺损和人为因素所致的骨缺损。在量子操控方面，实验使用了形状脉冲的操控方法代替简单的方波脉冲，非局域门的保真度估值超过了0.99。

通过前选择反馈控制的方法，对电荷状态进行确定性的制备，将NV-比例从74.3%提高到99.42%。作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。一种近期发展起来的固态单自旋体系金刚石中的氮-空位色心（NV色心），得益于固态晶格的保护，其可以很好地工作在室温大气环境下。在过去几十年里，离子阱、原子系综、光子等很多体系都已经展示了突破标准量子极限的能力，其中一些已应用于光钟和引力波探测等领域。

测量是人类认知自然的重要手段，其本质是一个物理过程，精度受到物理规律的限制。其中，在真实噪声环境下，利用双量子比特和三量子比特对相位的测量，其灵敏度分别突破了标准量子极限1.79 dB和2.77 dB。

这一工作所采用的技术有很多实际的应用，例如可以进一步提高单个NV色心的测磁灵敏度，基于单自旋初始化、操控、检测等各项技术的提升可使单个NV色心自旋的测磁灵敏度优于1nT/Sqrt(Hz)。为了突破标准量子极限，实验上需要同时在氮-空位色心的电荷态初始化、电子自旋初始化、核自旋初始化、微波射频脉冲操控和自旋测量等方面达到高保真度，具有很高的难度。来源：中国科学技术大学 发布时间：2021/8/14 9:36:43 选择字号：小 中 大 中国科大首次在固态体系实现突破标准量子极限的磁测量 中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人基于金刚石固态单自旋体系在室温大气环境下实现了突破标准量子极限的磁测量，该成果以Beating the Standard Quantum Limit under Ambient Conditions with Solid-State Spins为题发表在近期Science Advances上[Science Advances 7, eabg9204 (2021)]。更高的灵敏度可以让我们更快速、更精细地对目标进行精密检测，这对NV色心在生命科学、凝聚态物理等领域的应用有重要推动作用，有助于新现象新规律的发现。

在初始化方面，首次在室温下确定性地实现了NV电荷态、电子自旋态以及核自旋态的联合初始化。这使得确定性地制备自旋纯态、高保真度的自旋操控等都变得十分困难，因此尽管在该体系上有一些与标准量子极限相关的工作，但突破标准量子极限仍未实现该工作发展的技术可以很自然地推广到其它固态自旋体系，对于固态体系量子精密测量和量子计算的发展都具有基础性的推动作用。更高的灵敏度可以让我们更快速、更精细地对目标进行精密检测，这对NV色心在生命科学、凝聚态物理等领域的应用有重要推动作用，有助于新现象新规律的发现。

在初始化方面，首次在室温下确定性地实现了NV电荷态、电子自旋态以及核自旋态的联合初始化。此项研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和安徽省的资助。

其中，在真实噪声环境下，利用双量子比特和三量子比特对相位的测量，其灵敏度分别突破了标准量子极限1.79 dB和2.77 dB。为了突破标准量子极限，实验上需要同时在氮-空位色心的电荷态初始化、电子自旋初始化、核自旋初始化、微波射频脉冲操控和自旋测量等方面达到高保真度，具有很高的难度。

来源：中国科学技术大学 发布时间：2021/8/14 9:36:43 选择字号：小 中 大 中国科大首次在固态体系实现突破标准量子极限的磁测量 中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人基于金刚石固态单自旋体系在室温大气环境下实现了突破标准量子极限的磁测量，该成果以Beating the Standard Quantum Limit under Ambient Conditions with Solid-State Spins为题发表在近期Science Advances上[Science Advances 7, eabg9204 (2021)]。作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。中国科学院微观磁共振重点实验室博士后谢天宇和博士生赵致远为该文并列第一作者，杜江峰院士和石发展教授为论文的共同通讯作者。这一工作所采用的技术有很多实际的应用，例如可以进一步提高单个NV色心的测磁灵敏度，基于单自旋初始化、操控、检测等各项技术的提升可使单个NV色心自旋的测磁灵敏度优于1nT/Sqrt(Hz)。一种近期发展起来的固态单自旋体系金刚石中的氮-空位色心（NV色心），得益于固态晶格的保护，其可以很好地工作在室温大气环境下。如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的来源，并自负版权等法律责任。

基于NV色心这种原子尺度的传感器，人们已实现单分子磁共振探测以及纳米尺度的磁成像等。然而，固态晶格在保护NV色心的同时，其本身相较于真空也是一种更复杂、混乱的环境。

在过去几十年里，离子阱、原子系综、光子等很多体系都已经展示了突破标准量子极限的能力，其中一些已应用于光钟和引力波探测等领域。基于以上技术，研究人员在基于NV色心的固态自旋体系中成功地突破了标准量子极限。

在实验条件方面，实现了0.5mK的温度稳定性和1ppm的磁场稳定性。在量子操控方面，实验使用了形状脉冲的操控方法代替简单的方波脉冲，非局域门的保真度估值超过了0.99。

测量是人类认知自然的重要手段，其本质是一个物理过程，精度受到物理规律的限制。通过前选择反馈控制的方法，对电荷状态进行确定性的制备，将NV-比例从74.3%提高到99.42%。这使得确定性地制备自旋纯态、高保真度的自旋操控等都变得十分困难，因此尽管在该体系上有一些与标准量子极限相关的工作，但突破标准量子极限仍未实现。采用脉冲光极化的方法，将电子极化度从使用连续光照射下的90%提高到97.74%，该方法与电荷态初始化可同时兼容，可在几乎不破坏电荷态的情况下完成对电子自旋态的初始化。

本文研究团队综合发展了一系列技术，攻克了这一难题。利用双量子比特对真实磁场的测量，其灵敏度突破了标准量子极限0.87 dB。

具体来说，很多测量行为都受到一个叫做标准量子极限(Standard quantum limit)的限制，但这并非最本质的极限，可以利用量子纠缠突破这一限制，并逼近一个更根本的极限海森堡极限(Heisenberg Limit)陈涛提醒，公众可随时关注最新的暴雨预警以及气象灾害风险影响预报，重点了解城市内涝、道路积水气象灾害风险相关信息，及时撤离或避免前往地质灾害高发地区 版权声明：凡本网注明来源：中国科学报、科学网、科学新闻杂志的所有作品，网站转载，请在正文上方注明来源和作者，且不得对内容作实质性改动。

陈涛介绍，11日至12日，湖北宜城和浙江海盐局地出现特大暴雨，局地站点出现极端性降雨，较常年同期相对异常。16日至18日，江汉、江淮至江南北部将出现新一轮降雨过程，与本次过程有一定叠加效应，持续降雨造成土壤含水量饱和，需加强防范持续性强降雨诱发的地质灾害和中小河流气象灾害风险。

此轮降雨的成因何在？陈涛介绍，本轮降雨过程与大气环流调整有一定关系，目前副热带高压位置较前期明显偏南，副高边缘暖湿气流与中纬度冷空气势力相当，且持续交汇于长江中下游地区，天气形势特征与梅雨天气存在相似之处。此外，16日至18日四川盆地西部将有一次较强降雨过程，需持续关注。冷暖空气势力相当造成雨带移动缓慢，加上水汽充沛、对流不稳定、能量足，局地短时强降雨特征明显。统筹山区流域灾害与城市内涝防御 此次降雨过程，长江中下游部分地区累计降水量可达100毫米至200毫米，局地可能超过300毫米。

预计今天，强降雨将继续发威影响长江中下游及重庆、贵州等地，明日（14日）起，雨带逐渐南压，江南中北部有中到大雨，局地暴雨。当前的降雨时段与典型梅雨过程有一定差异，持续10天左右的降雨过程较梅雨过程相对较短，因此诸如梅开二度的猜测不够准确。

真的是梅雨来了吗？陈涛表示，从发生时间来看，梅雨一般出现在6月中上旬到7月上旬，持续时间为20至24天。从这份预报名单来看，本次降雨的影响范围远不止长江中下游地区，重庆、云南、贵州等地的降雨情况也不容忽视。

其中在安徽大别山区、皖南山区以及浙江西部山区，需要注意强降雨造成的山洪、地质灾害风险。中央气象台今晨继续发布暴雨黄色预警：预计今天，江淮、江汉东部、江南北部和西部、西南地区东南部、华南北部等地部分地区有大到暴雨，其中，安徽南部、湖南西部、浙江北部、贵州中东部、云南东北部等地部分地区有大暴雨（100～200毫米）。

(责任编辑：兴安盟)