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量子隱形傳態(tài)是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)高效的高維量子隱形傳態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問(wèn)題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴(kuò)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始了高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究。然而理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個(gè)輔助糾纏光子對(duì)就可以高效的實(shí)現(xiàn)d維的量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問(wèn)題。然后實(shí)驗(yàn)上利用主動(dòng)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時(shí)內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究組對(duì)三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程做了過(guò)程層析，保真度達(dá)到0.596，以7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)了經(jīng)典極限值1/3，證實(shí)了三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)現(xiàn)為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)成像系統(tǒng)和毫米波定向能武器系統(tǒng),是毫米波拒止武器系統(tǒng)必需的大功率微波源。主動(dòng)拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人體表皮的痛覺神經(jīng)，使人感到劇烈灼痛達(dá)到驅(qū)散非合作人群的目的。可用于裝備部隊(duì)作戰(zhàn)、維和、反恐(針對(duì)恐怖活動(dòng)與恐怖分子,尤其是人體炸彈)，裝備警察用于制暴、監(jiān)獄控制、重要目標(biāo)(軍事、政治、經(jīng)濟(jì)及安全設(shè)施和人員等)保護(hù)（如軍事基地、軍事禁區(qū)、使領(lǐng)館、航船、機(jī)場(chǎng)、重要場(chǎng)館等的防護(hù)）及反海盜劫持活動(dòng)等等，這對(duì)保障國(guó)家安全具有重要作用。 本項(xiàng)目在突破一系列關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上研制出了低電壓、小電流3mm波段高功率連續(xù)波回旋振蕩管，在關(guān)鍵技術(shù)研究上有一系列創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。 研制成功了高效、高模式純度TE62模式的W波段連續(xù)波回旋管：頻率94 GHz、工作電壓29.4 kV、工作電流2.2A、輸出功率26.5 kW、效率41%。其各項(xiàng)參量達(dá)到和超過(guò)合同指標(biāo)，器件綜合技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。 目前國(guó)內(nèi)100萬(wàn)人以上大城市數(shù)量已達(dá)到100多個(gè)，按照目前大型城市安全需要，每個(gè)城市為其各重要部門的綜合安全防護(hù)系統(tǒng)總共配備10套主動(dòng)拒止武器系統(tǒng)，每套按500萬(wàn)元計(jì)算，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值約為50億。每套成本低，單套實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)造價(jià)小于500萬(wàn)元，僅為美國(guó)每套造價(jià)的8%；其核心器件3mm高功率回旋振蕩管及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、配套器件實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:量子隱形傳態(tài)是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)高效的高維量子隱形傳態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問(wèn)題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴(kuò)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始了高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究。然而理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個(gè)輔助糾纏光子對(duì)就可以高效的實(shí)現(xiàn)d維的量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問(wèn)題。然后實(shí)驗(yàn)上利用主動(dòng)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時(shí)內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究組對(duì)三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程做了過(guò)程層析，保真度達(dá)到0.596，以7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)了經(jīng)典極限值1/3，證實(shí)了三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)現(xiàn)為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

生產(chǎn)發(fā)泡聚丙烯的關(guān)鍵難點(diǎn)在于通用聚丙烯的熔體強(qiáng)度極低，在發(fā)泡過(guò)程中包裹不住氣 體，而產(chǎn)生熔體破裂，不能發(fā)泡或發(fā)泡倍率很低。此外，發(fā)泡聚丙烯的生產(chǎn)方式和品種主要分 為擠出發(fā)泡聚丙烯、珠粒發(fā)泡聚丙烯以及注塑發(fā)泡聚丙烯三種，所有這些發(fā)泡聚丙烯都需要采 用高熔體強(qiáng)度聚丙烯作為原料才可能得到。可當(dāng)今采用齊格勒-納塔催化劑合成的通用大宗聚 丙烯樹脂都屬于線形半結(jié)晶高聚物，未融化之前是堅(jiān)硬的固體，一旦融化后其熔體就幾乎沒(méi)有 強(qiáng)度，無(wú)法包裹氣泡形成泡沫材料。要將通用聚丙烯改成高熔體強(qiáng)度，可以包裹氣泡形成泡沫 材料的聚丙烯，世界上目前只有巴賽爾、北歐化工等少數(shù)公司擁有該技術(shù)。 反應(yīng)擠出研究室從2000年即開始了發(fā)泡聚丙烯的研究。分別在聚丙烯分子鏈長(zhǎng)枝化、基礎(chǔ) 發(fā)泡理論以及與該理論相應(yīng)的發(fā)泡工藝等幾方面進(jìn)行了深入的研究。本項(xiàng)目的研究抓住了問(wèn)題 的核心，首先從聚丙烯分子鏈長(zhǎng)枝化方面取得突破，獲得了熔體強(qiáng)度以及可發(fā)性超出國(guó)外最優(yōu) 秀產(chǎn)品的長(zhǎng)枝化聚丙烯。并且完成了從基礎(chǔ)理論、小試、中試到工業(yè)化技術(shù)路線確定的全過(guò) 程。 為了對(duì)發(fā)泡聚丙烯發(fā)展進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的推動(dòng)，我們對(duì)高熔體強(qiáng)度聚丙烯的下游產(chǎn)品擠出發(fā)泡 聚丙烯 (XPP) 、珠粒發(fā)泡聚丙烯 (EPP) 以及注塑發(fā)泡聚丙烯展開了全面的研究。著重進(jìn)行了基 礎(chǔ)發(fā)泡理論的研究，特別在建立聚丙烯拉伸黏度與聚丙烯泡沫可發(fā)性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及如 何通過(guò)工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)泡過(guò)程等方面進(jìn)行了大量深入的研究。

國(guó)家“863”計(jì)劃課題“高透明紫外阻隔納米復(fù)合高分子貼膜材料及其工業(yè)化制備技術(shù)”專家組驗(yàn)收意見認(rèn)為：“課題研究創(chuàng)制了高透明納米功能顆粒液相分散體新技術(shù)和玻璃節(jié)能用高透明納米復(fù)合高分子貼膜制品新技術(shù)和新產(chǎn)品，解決了無(wú)機(jī)納米顆粒在高分子膜基體中納米級(jí)分散的難題，攻克了規(guī)模化生產(chǎn)關(guān)鍵工程技術(shù)，建成了100 噸/年無(wú)機(jī)納米功能顆粒液相分散體生產(chǎn)線和500萬(wàn)m2/年的納米復(fù)合高分子貼膜示范生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產(chǎn)。納米復(fù)合高分子貼膜制品的可見光透過(guò)率大于80%，紫外線和紅外線阻隔率分別大于99%和90%。該產(chǎn)品已成功用于建筑玻璃節(jié)能改造上，具有隔熱保溫作用，可使室內(nèi)保持冬暖夏涼，夏季空調(diào)用電節(jié)能可達(dá)30%以上，與國(guó)內(nèi)外玻璃節(jié)能同類產(chǎn)品相比，該新產(chǎn)品具有顯著的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)應(yīng)用推廣前景廣闊”。

最近以來(lái)，LED照明以其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。以氮化物結(jié)構(gòu)陶瓷相關(guān)材料（如AlN，Si3N4）為寄出的氧氮化物熒光粉在保持了高溫、化學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還具有較為優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換性能，贏得了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。其中， 有潛力應(yīng)用在紫外激發(fā)的白光LED上的Eu2+摻雜AlN藍(lán)色熒光粉不僅具有較高的光量子效率，而且與常用的熱淬滅嚴(yán)重的BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM)相比，具有很高的熱穩(wěn)定性。但是，目前報(bào)道的Eu2+摻雜AlN藍(lán)色熒光粉的制備方法（如Dierre B, Yuan X L, Inoue K等， J. Am. Ceram Soc, 2009, 92 (6):1272-1275；Hirosaki N, Xie R J, Inoue K等，Appl. Phys. Lett. , 2007, 91(6): 061101）都是采用高純度氮化物粉體在高溫下通過(guò)固相反應(yīng)合成，要求2050℃的高溫下，10個(gè)大氣壓的氮?dú)鈮毫Γ?個(gè)小時(shí)以上獲得，粉體還要在保護(hù)環(huán)境中球磨粉碎由于高溫產(chǎn)生的團(tuán)聚，成本及其高昂，且顆粒尺寸控制困難。探索能夠得到高純度、粒徑均勻可控、發(fā)光性能好的熒光粉且成本低的合成方法，對(duì)于這類新型材料的研究、應(yīng)用都具有重要意義。 目前， AlN的合成方法主要有以下幾種: 鋁粉直接氮化法、碳熱還原法、氣相還原氮化法、裂解法、等離子體法、電弧熔煉法、自蔓延高溫合成法、微波合成法，其中前兩種方法已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。比較而言，鋁粉直接氮化法為強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)不易控制，反應(yīng)過(guò)程中放出的大量熱易使鋁形成融塊，造成反應(yīng)不完全，難以制備高純度、細(xì)粒度的產(chǎn)品；碳熱還原法制備的氮化鋁粉末純度高、性能穩(wěn)定、粉末粒度細(xì)小均勻、成形和燒結(jié)性能良好，但是因?yàn)榉磻?yīng)物中必須加入稍過(guò)量的碳以保證反應(yīng)完全，這種方法難以避免碳的殘留；而氣相還原氮化法制得的AlN純度高、粉末粒度細(xì)小均勻并且大大減少了碳的殘留。而在制備氮化鋁前驅(qū)體時(shí)溶膠-凝膠法又以成分易分布均勻、顆粒細(xì)小勝過(guò)固相混合法。我們首次利用檸檬酸做絡(luò)合劑，通過(guò)溶膠凝膠法制備Eu2O3和Al2O3均勻混合的反應(yīng)前驅(qū)體，結(jié)合氣相還原氮化法的方法來(lái)合成AlN：Eu2+熒光粉，如下圖。這種制備方法成本低，且具有很強(qiáng)的普適性，可應(yīng)用于合成其他高純氮化物應(yīng)該材料。 該方法解決了生產(chǎn)氮化物熒光材料中需要高純氮化物作為起始粉料成本高等劣勢(shì)，利用價(jià)格低廉，原料易得的氧化物作為原料，合成出所需的氮化物熒光材料。而且此方法反應(yīng)活性高，低溫下得到顆粒大小均勻，發(fā)光穩(wěn)定可控的發(fā)光材料，節(jié)約后處理成本。

對(duì)于養(yǎng)殖廢水及垃圾滲濾液等高 C O D、高氨 氮廢水，首先運(yùn)用厭氧消化去除大部分COD（80- 90%），可同時(shí)達(dá)到減少曝氣能耗與回收能源的目 的，為高效低成本處理工藝的首選。然而，對(duì)于碳 氮比過(guò)低的厭氧消化出水的后續(xù)處理，傳統(tǒng)硝化反 硝化技術(shù)需要額外投加大量碳源大幅提高成本，相 對(duì)而言，全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)更適用。國(guó)內(nèi)外已有不 少將全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)用于污泥消化液等高氨氮廢 水處理的中試及生產(chǎn)規(guī)模的污水處理廠，然而將其 應(yīng)用于養(yǎng)殖廢水及垃圾滲濾液的實(shí)際工程案例仍較少。這是由于自養(yǎng)脫氮工藝本身在應(yīng)用中仍存在一些缺 陷，特別是用于成分復(fù)雜的垃圾滲濾液處理。本工藝使用填料/生物膜結(jié)合活性污泥法的復(fù)合膜系統(tǒng)，使 anammox菌等較脆弱的微生物依附于填料/生物膜中，表面附著好氧微生物，同時(shí)利用活性污泥的強(qiáng)抗干擾 能力以應(yīng)對(duì)水質(zhì)波動(dòng)

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)成像系統(tǒng)和毫米波定向能武器系統(tǒng),是毫米波拒止武器系統(tǒng)必需的大功率微波源。主動(dòng)拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人體表皮的痛覺神經(jīng)，使人感到劇烈灼痛達(dá)到驅(qū)散非合作人群的目的。可用于裝備部隊(duì)作戰(zhàn)、維和、反恐(針對(duì)恐怖活動(dòng)與恐怖分子,尤其是人體炸彈)，裝備警察用于制暴、監(jiān)獄控制、重要目標(biāo)(軍事、政治、經(jīng)濟(jì)及安全設(shè)施和人員等)保護(hù)（如軍事基地、軍事禁區(qū)、使領(lǐng)館、航船、機(jī)場(chǎng)、重要場(chǎng)館等的防護(hù)）及反海盜劫持活動(dòng)等等，這對(duì)保障國(guó)家安全具有重要作用。

高比能電池面向國(guó)家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò) 1 億 kWh，并且隨著電動(dòng)汽車、規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)的迅速發(fā)展，電池需求快速增加，市場(chǎng)規(guī)模很快將超過(guò) 3000 億元。 本項(xiàng)目為陳軍教授團(tuán)隊(duì)十余年的研發(fā)成果，主要包含新型鋰電池、鈉電池、鋅電池等新能源電池，可用于電動(dòng)汽車、可再生能源風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能等領(lǐng)域。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。這兩種材料原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡(jiǎn)單，成本優(yōu)勢(shì)明顯，并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實(shí)密度大、長(zhǎng)周期循環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)電極材料的不足，研發(fā)有機(jī)電極材料，它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，并且由于可實(shí)現(xiàn)多電子反應(yīng)，容量大、能量密度高，此外有機(jī)電極材料柔韌性強(qiáng)，在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前景巨大。 部分有機(jī)電極材料在實(shí)驗(yàn)室中已實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)制備，并組裝 Ah 級(jí)軟包全電池，經(jīng) 18 所等權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)鑒定，能量密度超過(guò) 300Wh/kg，通過(guò)安全性測(cè)試。計(jì)劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機(jī)電極材料的中試，并實(shí)現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范，具有清潔環(huán)保優(yōu)勢(shì)。 可合作宏量制備及大容量電池裝配，推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。