2002年11月21日的《自然》杂志封面讲述了大米的故事。中国科学院的冯琦及其同事发表了一篇关于栽培水稻品种水稻4号染色体测序的论文。有3500万个碱基对,占4号染色体的97.3%;对水稻4号染色体所含基因进行了预测和分析,共鉴定出4658个基因;水稻4号染色体的着丝粒序列已完全确定;对水稻亚种间的比较、重复序列和基因簇进行了研究。
这是中国首次完成大基因组中单个染色体的精确测序。2003年1月23日,《自然》杂志的封面刊登了中国科学院徐星等人对“古氏小猛禽”化石的研究成果,证明它是四翼动物,可能会滑翔,代表着飞行进化向活跃的拍打飞行阶段,为鸟类恐龙起源理论提供了新的证据。
2004年3月18日,中国科学院的刘振峰和他的同事成功地确定了菠菜主要采光复合体的分辨率X射线晶体结构,这张照片成为了《自然》杂志的封面。这一结果将人们对光合作用中光能收集和能量转移过程的认识提升到了原子数据的水平。2006年12月14日,中国科学家关于恐龙进化的研究再次出现在《自然》杂志的封面上。
中国科学院古脊椎动物与古人类学研究所的孟进及其同事报道了来自中国内蒙古的中生代新哺乳动物,它将哺乳动物滑翔的历史向前推进了至少7000万年,并进一步证实了中生代哺乳动物在形态上的分化,分类和生活习惯远远超出了我们之前的理解。由于更准确的同位素“年龄”最终确定,北京周口店出土的北京猿人头骨于2009年3月12日登上了《自然》杂志的封面。
中国“天才少年”曹原又发Nature了,这是他的第5篇,曾2次一天连发2篇Nature。2018年曹原曾一天连发2篇Nature,2020年5月7日,他再次一天连发2篇Nature,曹原因发现石墨烯超导角度,轰动国际学界,开辟了凝聚态物理研究的新领域,成为Nature杂志创刊149年来,以第一作者身份发表论文的最年轻中国学者。当年,《自然》发布的年度世界十大科学人物中,曹原位居榜首。在Nature发布文章为何难,下面具体分析:
一、《自然》上发表文章是非常光荣的。《自然》上的文章会经常会被引用。这有助于晋升、获得资助和获得其它主流媒体的关注。所以科学家们在《自然》或《科学》上发表文章的竞争非常激烈。与其它专业的科学杂志一样,在《自然》上发表的文章需要经过严格的同行评审。在发表前编辑选择其他在同一领域有威望的、与作者无关的科学家来检查和评判文章的内容是否正确有效。作者要对评审做出的提问与质疑给予处理,如更改文章内容,提供更多的试验结果,否则的话编辑可能拒绝该文章,从而不能发表。
二、科学的发展基本发端于西方。几百年来西方科学在全球也一直占据着主导地位。像《科学》、《自然》、《细胞》、《柳叶刀》等,全球有影响力的杂志期刊都在西方,而全球一流的科学家也都在西方,包括评判科学发展的评价体系也是由西方提出并打造出来的。科学是同行评价体系,如果一个顶尖的研究脱离了同行的评价体系,其成果和地位就很难在业界认可。 所以说,如果你能在nature上面发表文章的话,说明你在这一领域有非常深的认识,研究和了解,并且能够在这个领域创造属于自己的价值,推动这一领域的研究和发展。
三、要想在Nature 上发表文章,首先要对自己领域最近10年的文章进行分类。以氧化物燃料电池领域为例,在2002-2012年区间总共有8篇文章发表在这两个杂志上。如果你研究的小领域没有文章在NS或者Nature的子刊上,那说明杂志编辑认为你的领域不具有很广的关注度。同时,要分析是些什么样的突破发表在NS上。比如在这8篇文章,有6篇文章直接与燃料电池的阳极材料有关。这说明如果你能在阳极的研究中有所突破,存在在NS上发表的可能性。再进一步分析其细节,你会发现更多的规律。 当然,并不是说你知道这些趋势,你一定能够在这样上面有所突破,但是能够给你一个非常具有指引性的思路。
科学院神经所已经在所有顶尖杂志有多篇论文:《细胞》(饶毅、张旭实验
室各一篇)、《科学》(郭爱克实验室两篇、何仕刚一篇)、《自然》(袁晓兵
实验室)。多篇《自然神经科学》(分别是蒲慕明、周专、段树民、鲁白实验
室)、《自然细胞生物学》(分别来自蒲慕明、袁小兵、段树民)、《神经元》
(分别来自蒲慕明、张旭、李朝议、周专、段树民),其中郭爱克已经因为前几
年第一篇《科学》当选院士,周专和段树明今年院士入围。
紧追神经所的是科学院生物物理所:《细胞》(饶子和)、《自然》(常文
瑞)、《科学》(唐世明、陈霖各一篇),陈霖因此当选院士,常文瑞今年院士
入围。
清华:《细胞》(饶子和)、《科学》(孟安明,今年院士入围),清华的
饶子和前两年因为发过多篇PNAS、 JBC当选院士。
复旦大学:《科学》、《自然》各一篇(金力,今年院士入围)
科学院基因组所:《科学》两篇、《自然》一篇(杨焕明,今年院士入围)
科学院上海国家基因研究中心:《自然》(韩斌,今年院士入围)、《科学》
(赵国屏,今年院士入围)各一篇
科学院上海生化细胞所:《科学》一篇(张永莲,已经因此当选院士)
上海交通大学:《自然遗传学》(贺林,今年院士入围)
协和医科大学:《自然遗传学》(沈岩,已经当选院士)
第二军医大学:《自然免疫学》(曹雪涛)
个人发表两篇以上的人:
蒲慕明在中国自己的实验室发表顶尖论文是个人最多(至少五、六篇),这
些都不包括他在UC Berkeley的论文
基因组所杨焕明发两篇《科学》、一篇《自然》
神经所郭爱克研究员发两篇《科学》
复旦大学金力发《科学》、《自然》各一篇
神经所张旭发《细胞》、《神经元》、PNAS各一篇
神经所周专发《自然神经科学》、《神经元》、PNAS各一篇
唐世明在神经所以博士后身份发一篇《科学》、在生物物理所以研究员身份
发一篇《科学》
科学院上海健康科学中心孔祥银发《自然遗传学》两篇
学生里面两次以上在顶尖杂志做第一作者两人:神经所张成(周专的学生)
发《自然神经科学》和《神经元》各一篇,神经所蒋辉(饶毅的学生)发一篇
《细胞》原始论文、一篇《自然神经科学》评论
在同一个研究所有两个以上独立实验室发表多篇顶尖论文的目前只有神经所
一个,其它单位有一个实验室发表过多篇的(如基因组所、复旦、生物物理所),
但是没有多个实验室能够发表多篇
以上有三篇是同学们在BBS上宣布正式接受的论文,杂志还没有出来的,其
它是都发表了的。正式待发表的三篇:神经所郭爱克的第二篇《科学》、清华/
生物物理所饶子和的《细胞》、神经所张旭的《细胞》。
北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。
中国科学技术大学教授潘建伟表示:“我们的工作表明,量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地,如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起,并且如果大学,机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等,则可以建立全球量子通信网络。”
全球首个天地一体化量子通信网络
研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发,并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。
这项研究成果由潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作。
“论文是对上述成果的一个系统性总结,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。”中国科学技术大学在官方网站上称。
尽管研究论文是一项总结性的工作,但是意义重大。自“墨子号”量子卫星于2016年8月发射以来,研究团队在优化地面站接收光学系统、提高QKD发射系统时钟频率并应用更高效QKD协议的基础上,实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发,生成速率比之前的工作高出约40倍;研究团队还成功地将卫星与地面的安全成码距离从1200公里拓展到2000公里,相应的地面站俯仰角跨度可达170 ,几乎可覆盖整个天空。
与传统的加密不同,量子通信被认为是不可破解的,因此银行,电网和其他部门的安全信息传输的未来。量子通信的核心是量子密钥分发(QKD),它使用粒子的量子状态(例如光子)形成一串加密字符串或者密钥,在发送方和接收方之间进行的任何窃听都会更改此字符串或密钥,并立即引起注意。
目前普遍的QKD技术使用光纤进行数百公里的传输,具有很高的稳定性,但对通信信道损耗很大;而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输,将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。
根据中国科学技术大学介绍,按通信信道的不同,量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好,可以实现基本恒定的安全码率,在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户;在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景,可以通过卫星中转的自由空间信道连接。
量子通信网络已接入多个行业领域
2017年9月底正式开通的量子保密通信京沪干线,总长超过2000公里,覆盖四省三市共32个节点,是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。建成后,开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究,同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。
目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初,国家电网有限公司基于该网络,建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道,实现了电力通信数据加密传输,首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。
“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示,“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站,实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验,和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验,未来有望进一步做到可单人搬运;同时,在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷,这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”
根据《自然》论文,未来该团队将与来自奥地利、意大利、俄罗斯和加拿大的国际合作伙伴进一步扩大在中国的网络。他们还将致力于开发小型、经济高效的QKD卫星和地面接收器,以及中高地球轨道卫星,以实现空前的万公里级QKD传输。
另据中国科学技术大学介绍,在天地一体化量子通信网络大量测试结果及标准化研究的基础上,全球三大标准化组织之一ISO/IEC正在基于京沪干线的实践编制国际标准《QKD安全要求、测试与评估方法》,另一国际组织ITU也正基于京沪干线的建设模式起草可信中继安全要求、QKD网络功能架构等国际标准。