nature杂志封面

量子通信是当下热门的科研话题之一。

但由于光子的衰减，量子通信会被距离所限制， 这些光子就正如神话故事里的“牛郎”和“织女”一样，被分隔在光纤两端 。

如果说牛郎织女可以靠着“鹊桥”每隔一年相会一次。

那么在量子世界里，能让“光子牛郎”和“光子织女”相遇的“鹊桥”就是 “量子中继” 。

中国科学技术大学郭光灿院士团队 李传锋、周宗权研究组 利用固态量子存储器和外置纠缠光源，首次实现两个 吸收型量子存储器之间的量子纠缠 ，并演示了多模式量子中继。

该研究成果登上国际著名学术期刊《Nature》新一期封面，这也是中国量子存储和量子中继领域的重大进展。

受限于光子数在光纤中的指数衰减，远程量子纠缠的传输距离被限制在百公里水平。

中科大科研团队是这么描绘远程量子纠缠传输难题：“通过光纤向距离一千公里外的地方每秒发射一百亿个光子，要花三百年才能接收到一个光子。”

距离问题，就成了当下量子网络建设亟待解决的问题之一 。

为此，科学家们提出量子中继的思想，即将远距离传输划分为若干短距离基本链路，先在基本链路的两个临近节点间建立可预报的量子纠缠，然后通过纠缠交换技术进行级联，从而逐步扩大量子纠缠的距离。

通俗易懂来讲： 如果直接发送光子很困难，那么可以像短跑接力一样，将光子分段传输，从而实现远距离通信。

这其中的技术核心是量子存储技术，作为量子中继的核心器件， 量子存储器对光子比特进行缓存，并用于储存光子纠缠态 。

而当前业内一直研究的课题，就是 提升纠缠连接效率 。

目前，国际上的研究者已在冷原子气体和单量子系统中实现量子中继的基本链路，但均基于 发射型量子存储器 构建，其纠缠光子是由存储器本身发射出来的。此前，李传锋教授在接受新华社采访时表示：发射型量子存储器，要么一次只能传输1个量子，效率低；要么一次传输多个量子，但精确率低。

这种架构难以同时支持确定性光子发射和多模式复用存储，限制了纠缠分发的速率。

而此次李传锋、周宗权研究组的 吸收型量子存储器 的量子中继架构，把量子存储器和量子光源分离开来，故能同时兼容确定性光子源和多模式复用， 是目前理论上通信速率最优的量子中继方案 。

简单来说， 存储和发射分离开来，可以保证传输时的精确度。

此前，李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器的研究。

早在2015年，该团队就首次利用光子的空间自由度实现复用量子存储，存储维度数达到51维，至今保持固态量子存储维度数最高水平。

此后，研究组还进一步证明他们的存储器可以在时间和频率自由度实现任意脉冲操作，代表性的操作包括脉冲排序、分束、分频、异频光子合束和窄带滤波等。

在本次实验里，研究组研究的是 基于稀土离子掺杂晶体 的固态量子存储，这种存储器利用两块1.4毫米厚的掺钕钒酸钇晶体，分别处理光的两种正交偏振态。

基于独创的“三明治”结构，每对纠缠光子中的一个光子被三明治型量子存储器所存储，然后，每对纠缠光子中的另一个光子会同时传输至中间站点，这就实现了量子中继。

《Nature》杂志审稿人对此次的研究成功给予高度评价并表示：“这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就。”

总结来讲，这次研究成果就是如何让单个微弱的纠缠态光子在光纤中尽可能远的传输，传输的其实依然是量子密钥，距离真正的“量子+通讯”还有一定距离。

但这依然是中科大这些年量子通讯领域一系列进步的延续，也延续着该领域的国际领先地位。

目前来看， 中国已经走在了国际量子通信领域的前列。

一方面，中国拥有世界上最好的光纤资源，这为其大规模实施量子通信提供了土壤。另一方面，行业头部企业在产品上的突破和通信巨头的入局，国内外相关标准制定的推进，也为量子通信低成本产业化带来可能。

在未来， 信息安全本身是一个刚需、庞大的市场，而量子通信作为信息安全中的重要战略产业 ，也将一直保持行业技术突破，直到我国实现“量子霸权”。

对于今后的研究方向，李传锋教授表示：下一步，研究组将继续提高量子存储器的各项指标，并采用确定性纠缠光源，从而大幅提高纠缠分发的速率，努力实现超越光纤直接传输的实用化量子中继器。

我们也期待中科大科研团队能在未来有更大的突破。

在抚仙湖北岸，

是世界闻名的澄江化石地，

它是洞察寒武纪生命大爆发的窗口，

也是早期生命演化的化石圣地之一，

被誉为地球生命的摇篮。

澄江化石地自然博物馆

澄江生物群的重要发现，

被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”，

其大量研究成果

在《Science》《Nature》

等重要国际学术刊物发表。

2012年7月1日，

澄江化石地被列入《世界遗产名录》，

成为亚洲唯一、中国首个化石类世界自然遗产。

澄江化石地的发现之旅

在地球漫长的 历史 演进中，距今5.41至4.85亿年这段时间被称为寒武纪。寒武纪时期是地球生命演化的一个分水岭，地球上各种生物在寒武纪时期突然大量涌现，这一现象被称为“寒武纪生命大爆发”，它是地球生命演化 历史 中的关键事件。

澄江动物群化石发现点

198 4年7月1日，来自中国科学院南京古生物研究所的侯先光教授正在帽天山一带进行化石采集，当他用钉锤劈开一块岩石后，让他无比惊讶的是，出现在眼前的竟是一种以前从没有见过的生物化石，这便是后来被鉴定为“长尾纳罗虫”的第一块澄江动物群化石。这一发现，打开了一扇洞察寒武纪早期生命面貌的窗口。

澄江动物群的地质时代被确定为5.18亿年，属于寒武纪早期，比布尔吉斯动物群早1千3百万年，因此澄江动物群更加接近寒武纪生命大爆发的起点。这是迄今为止，人们所发现的真正意义上的寒武纪早期生命大爆发的实证，对认识地球生命的演化有着极为重要的科学价值。

澄江动物群的发现轰动了世界，许多国家的古生物学家先后来到帽天山，对澄江化石进行考察和研究。目前，澄江化石地发现的生物种类已达200种，除藻类外，动物种类分属16个门、 177 属，其中新属 146 、新种162个。此外，还有30多种化石等待确定门类。

三叶虫

奇虾

延长抚仙湖虫

世界自然保护联盟高度评价澄江动物群化石，认为澄江化石地保存了具有独特重要意义的化石遗迹，展示了杰出的、保存非凡的记录，是距今5.18亿年前，寒武纪早期地球生命快速多样化的见证。在这一短暂的地质间隙中产生了几乎所有主要动物类群的起源，澄江化石地多样化的地质证据代表了化石遗迹保存的最高质量。

在物种多样性方面，澄江化石地无可比拟。在这里发现的最古老的脊索动物云南虫，被认定为所有脊椎动物的祖先。与此同时，澄江化石地还保存了大量高质量的精美化石，既包括具有硬体和软体组织的生物，也包括大量完全为软体的生物。令人惊奇的是，连节肢动物纳罗虫的消化系统和云南虫的鳃丝这样的细节都得到了完美保存。

澄江化石地世界自然遗产的岩石和化石展示了杰出的、保存非凡的记录，是距今5.18亿年前寒武纪早期生命快速多样化的见证。遗产保护区面积7.32平方公里，其中核心保护区5.12平方公里，缓冲区2.2平方公里。这里是迄今为止，世界上发现古生物门类最多的区域，展示出完整的寒武纪早期海洋生物群落和生态系统。

圆筒帽天山蠕虫

始莱德利基虫

世界自然遗产及其周边的区域，于2001年被批准建立澄江动物群古生物国家地质公园，为国家首批地质公园。18.0平方公里的地质公园内保存着18处重要的地质遗迹点。其中世界级地质遗迹2处：

一处是帽天山 ，这是 198 4年7月1日，侯先光教授首次发现澄江化石的地点。80多个寒武纪新物种在这里首次发现并命名，这里也被国际科学界誉为“古生物模式标本产地”。另一处是小滥田，这里保存着最完整的澄江化石产出层。澄江发现的200多个物种中，绝大部分物种在该剖面被发现，如栉水母、抚仙湖虫等。

国家级地质遗迹2处 ：马鞍山发现了华夏鳗、云南虫等化石，荣登世界《Nature》杂志封面。跨马村保存着最完整的地层剖面，能清晰地展示澄江生物群属于寒武纪生命大爆发的早期，这一区域的18平方公里在 199 7年被列为澄江动物化石群省级自然保护区。

世界自然遗产的保护之旅

澄江化石地不仅是玉溪的骄傲，更是云南的骄傲、中国的骄傲。为了保护好澄江化石地，党和国家领导人多次批示，省、市、县各级党委 政府 竭尽所能，所在地人民积极参与，并付出了艰苦卓绝的努力。

建设中的澄江化石地自然博物馆（资料图）

在澄江化石地保护范围内，磷矿资源十分丰富。这些磷矿在寒武纪之前便已形成并沉积于海底，而澄江生物化石层存于磷矿层之上。开采磷矿，必定对澄江化石造成破坏。为保护世界遗产，当地 政府 果断关停帽天山周边14个磷矿采集点，澄江县为此年均减少地方财政收入约5000多万元。

2004年，玉溪市就澄江化石地展开了申报世界自然遗产的工作。经过八年努力，2012年，同样是7月1日，澄江化石地申遗成功。成为中国首个、亚洲唯一、全球仅有三处的化石类自然遗产。

帽天山云海 金云龙 摄

世界遗产代表了人类和自然界的最高价值，和长城、故宫一样，澄江化石地是中国独有的文化品牌。按照世界遗产公约的精神和原则，玉溪市成立正处级管委会暨澄江化石地世界自然遗产管理委员会，每年安排专项经费，对512公顷的澄江化石遗产地实施了有效的保护管理。早在 199 7年，云南省 政府 就颁布了《云南省澄江动物化石群保护规定》。2012年申遗成功后，澄江化石地立法保护工作相继启动，2017年7月1日《云南省澄江化石地世界自然遗产保护条例》正式颁布实施。条例颁布后，市、县高度重视，市人民 政府 及时出台了《关于贯彻落实云南省澄江化石地世界自然遗产保护条例的意见》，澄江县及时开展宣传落实工作，通过发放宣传单、到遗产地周边村庄入户、文艺演出等方式，积极开展宣传工作，提升民众保护意识；积极发挥新闻舆论和 社会 监督作用，强化各部门履职意识，规范澄江化石地保护管理工作行为和人民群众的各种行为；认真编制规划实施科学管理，2017年完成了《云南澄江动物群古生物国家地质公园规划》修编工作并批准实施；2018年完成了《澄江化石地世界自然遗产保护规划》和《澄江动物化石群省级自然保护区保护规划》编制工作，正在报请省级主管部门进行专家评审和审批，编制规划将有效促进地质遗迹的保护工作。

澄江化石地世界自然遗产入选首批中国“十佳科普研学品牌” 彭锡 摄

为擦亮世界遗产这张靓丽名片，玉溪市采取各种措施，在保护和开发方面竭尽所能。2015年4月，成功创建国家科普教育基地，教育部门编写的《澄江化石地》中小学科普教材被列为全国教材。云南省 政府 还与中国科学院签署了合作建设“澄江寒武纪化石合作研究中心”的协议，进一步研究和 探索 生命演化的奥秘。同时，为科学利用澄江化石地世界自然遗产，澄江县投资6.3亿元，在右所镇矣旧社区附近的半山上建设一个占地面积190亩，建筑面积4.2万平方米的澄江化石地自然博物馆及其配套附属设施，充分挖掘澄江化石的科研和文化价值，向游客讲述生命大爆发、生命演化和生物多样性的神奇，打造出国内一流的科考体验、科普 旅游 的研学基地。目前，澄江化石地自然博物馆内部展陈紧锣密鼓的进行中，附属设施已完成规划设计，各项施工工作正在进行中，不久的将来，这里将从一个科学圣地变成一个科普 旅游 的胜地。

参观澄江化石科学研究博物馆

此外，为进一步树立澄江化石地的品牌形象，使遗产真正“活”起来，澄江化石地世界自然遗产管理委员会进一步完善科普设施、组织开展好游客接待和科普教育活动，平均年接待游客10多万人。继续加强与中科院、西北大学、云南大学等国内外研究单位、高校、组织的科研合作，提升科研水平；强化科研品牌的塑造，在2019年第二届中国科普研学论坛上，澄江化石地自然博物馆荣获“全国科普研学联盟十佳研学品牌”。为提升澄江化石的影响力，开展澄江化石地宣传口号征集活动，在 社会 各界产生了积极的影响。并且还组织编印书刊，举办展览，先后推出了澄江化石绝版木刻、陶器、瓷器创作了绝版木刻、陶瓷等6个系列48个品种的文化创意产品， 探索 研发、生产、销售途径，努力将澄江化石的形象变成吸引大众的产品。同时，澄江化石地世界自然遗产管理委员会还积极与新华网合作制作澄江化石VR电影，并于9月份参加威尼斯电影节，希望通过参加国际国内电影节，在打造澄江化石地IP的同时，提升澄江化石地的创意创新要素和化石的吸引力。

VR电影《寒武纪家园》截图

澄江化石地自发现35年来，作为这一世界级瑰宝的守护者，澄江化石地世界自然遗产管理委员会在各级各部门的关心和帮助支持下，在遗产的保护管理和开发利用方面不断 探索 ，朝着“实施最严格的保护、打造最亮丽的名片、发挥最大化的效益”的方向，努力打造古生物研究圣地、科考体验和科普 旅游 研学胜地，助推文化 旅游 产业发展，宏伟蓝图正在逐步变为现实。

图片：除署名外由澄江县委宣传部提供

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1、2002年11月21日刊的《自然》封面讲述了对水稻的故事。2、2003年1月23日刊的《自然》封面刊登了中国科学院徐星等人对“顾氏小盗龙”化石的研究成果，论证了这是一种四翼动物，并且可能会滑行。3、中国科学院的柳振峰及同事成功测定的菠菜主要捕光复合物2.72 Å分辨率的X射线晶体结构图成为了2004年3月18日刊的《自然》封面图片。

这个，大家一定要分清我们口中常说的《nature》和这个报道的nature news的区别哈平时大家说某大牛又在nature发诺奖级成果了之类的，是指他们在上面发表学术论文，是按照严格的学术论文要求的。一般是article，其次是letter之类的。而其他的news之类的，由于本身也是个科普杂志，所以会有各种新闻或者评论，这就是非常娱乐的地方了