1. 美光科技(Micron Technology)计划投资约2000亿美元，用于美国芯片制造和研发

李晓萌

近日，美国商务部宣布，美国领先的半导体存储芯片公司美光科技(Micron Technology)计划投资2000亿美元用于半导体制造和研发，以显著扩大美国存储芯片的生产。这一公告是特朗普政府推动恢复美国制造业实力、提升美国作为技术领导者的角色以及优先考虑美国工人利益的举措之一。特朗普政府计划通过在爱达荷州、纽约州和弗吉尼亚州的历史性投资恢复美国的芯片制造领导地位。 美光是美国唯一一家先进存储芯片制造商，其动态随机存取存储器（DRAM）技术广泛应用于从人工智能和高性能计算到汽车和下一代无线设备的各个领域。目前，最先进的DRAM生产100%发生在海外，主要集中在东亚地区。 美光将在爱达荷州和纽约州现有的投资基础上，在爱达荷州博伊西建设第二个最先进的芯片制造工厂。美光还将扩大并现代化其位于弗吉尼亚州马纳萨斯的制造工厂，以将关键技术从中国台湾省迁回美国本土。这一设施将极大地增强汽车和工业市场以及国防工业基础的供应链弹性。美光将引入先进的高带宽存储器（HBM）封装能力和研发能力，以推动美国的技术领先地位。美光此次扩大后的2000亿美元投资还包括在纽约州再建设多达两个制造工厂。 此前，美国商务部于2024年12月10日根据《芯片法案》向美光拨款最多61.65亿美元，作为美光在爱达荷州和纽约州建设三个制造工厂的承诺的一部分。此次宣布的2000亿美元扩大投资将伴随最多2.75亿美元的额外《芯片法案》直接拨款。爱达荷州、纽约州和弗吉尼亚州的这些项目将创造9万个就业岗位，并进一步巩固特朗普政府重建美国工业、推动私营部门创新以及践行“美国优先”承诺的决心。 “特朗普总统已经明确表示，现在是在美国建设的时机，”商务部长Howard Lutnick表示。“在与商务部的合作下，美光宣布了一项2000亿美元的半导体制造和研发投资，以将存储芯片生产的全系列重新带回美国。美光计划中的投资将确保美国在人工智能、汽车和航空航天与国防等关键行业的领先地位得以提升。我们正在以一种能够确保美国技术主导地位在未来数十年得以稳固的规模开展这一行动。美光对爱达荷州、纽约州和弗吉尼亚州的承诺，是对我们的经济、国家安全和美国工人的一大胜利。” 为了支持这项投资，美国投资加速器将与美光合作，提供白手套服务以加快许可要求的审批。特朗普政府还简化了拜登政府对爱达荷州、纽约州和弗吉尼亚州奖项所设置的繁琐政策要求。 “美光在美国的存储芯片制造和研发计划凸显了我们推动创新和加强国内半导体产业的承诺，”美光董事长、总裁兼首席执行官Sanjay Mehrotra表示。“这项大约2000亿美元的投资将巩固美国的技术领导地位，在整个半导体生态系统中创造数万个美国工作岗位，并确保国内半导体的供应——这对于经济和国家安全至关重要。我们感谢特朗普总统、Lutnick部长以及我们联邦、州和地方合作伙伴的支持，他们为推进美国半导体制造发挥了重要作用。”

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发布时间: 2025-07-27

2. 日本产业技术综合研究所（AIST）通过利用AI技术自动判定波导的连接状态实现无需依赖专业技能即可对高频设备特性进行准确评估

张宇

近日，日本产业技术综合研究所（AIST）通过参考因波导连接状态而变化的高频信号的测量数据，并利用机器学习，从而自动判定连接状态的优劣。已确认无论测量系统、频率和测量对象如何，都可以在多个案例中判定波导的连接状态。进而推动从毫米波到太赫兹波的高频设备评估系统的自动化。 AIST物理测量标准研究部高级研究员Ryo Sakamaki和研究组组长Moritaro Kun开发了一种技术，该技术使用机器学习自动判定波导在测量从毫米波到太赫兹波的电磁波时的连接状态。 波导是一种用于高效地将电磁波传输到特定方向的通道。近年来，随着通信设备等处理从毫米波到太赫兹波频段的高频电磁波的设备开发不断推进，许多电子元件被安装在这些设备中。在评估这些电子元件的性能（如透过特性、反射特性等）时，需要将待评估的电子元件与波导连接。过去，波导的连接状态通常由操作人员通过目视或手工检查来确认，但由于不同人的判断标准不同，连接质量的判定结果存在差异，导致测量精度出现波动。 此外，该技术的详细内容计划于2025年6月15日在美国旧金山举行的“IEEE MTT-S International Microwave Symposium（IMS）2025研讨会/全体会议”上进行发表。 近年来，随着毫米波和太赫兹波的工业应用迅速发展，6G通信和太赫兹扫描仪等下一代技术的实际应用也在不断推进。使用这些高频带的设备配备了大量的电子元件，例如放大器和滤波器，而这些元件的性能评估和开发需要复杂的测量环境和专业知识。 在评估电子元件的反射和穿透等特性时，需要从测量仪器向设备传输电磁波，以测量反射波和透射波。传输电磁波需要用到波导管、同轴电缆、探针等波导。然而，这些波导必须根据设备的结构和所使用的频率，每次适当考虑测量系统的配置并进行连接。在高频频段，尤其是毫米波及以上频段，波导连接位置的轻微错位都会对测量结果产生重大影响，因此需要专业的技能来进行操作。此外，还需要专业经验和知识来确定连接状态的正确性。近年来，处理高频段的设备种类和数量不断增加，相应地，许多工程师参与了测量和检查工作。因此，需要开发一种测量环境，即使对于高频段测量经验不足的工程师，也可以稳定地进行工作。在实际工作中，面临着“如何确保测量结果的可靠性”和“如何判断连接质量”等问题，迫切需要摆脱以往依赖专业经验的运行模式。 AIST一直以来都致力于开发能够稳定、准确地测量高频设备电气特性的测量技术，并且也积极推进利用该技术进行设备开发（2019年5月17日AIST新闻稿）。此前，AIST还开发了一种基于机器学习技术的autoprober，并展示了它在特定测量环境中的作用。在这项研究中，AIST使用了基于波导管的高频段测量系统，而不仅仅局限于探针。该研究旨在实现从毫米波到太赫兹波段频率范围内不依赖目视或手工操作的、客观且具有一致性的测量精度。 未来，AIST将继续致力于开发利用该技术实现测量系统设置的自动化和智能化技术。这项技术是一种确定波导连接状态的技术，但若将其与波导的电动对准系统相结合，便可以实现设备设置的自动化和智能化。通过实现这一目标，有望提高毫米波和太赫兹波评估系统的可靠性，并助力自动化（无人化工厂）的推进。特别是在带有探头的测量系统中，设备设置过程中可能会损坏探针。通过实现这些设置任务的自动化和智能化技术，有望降低这些昂贵高频设备的管理成本。以往需要熟练人员进行设备设置的地方，如果实现任何人（甚至非人工）都可以进行设置（即无人化），将显著推动6G通信以及太赫兹扫描仪等下一代高频波导技术的开发进度。

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发布时间: 2025-07-27

3. 美国国家标准与技术研究院（NIST）的科学家们在重重压力下采用光学帕斯卡方法进行了更加精确的测量

张宇

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员及其同事克服了使用一种新方法测量气体压力的关键障碍——使用光束穿过气体。 最终，这项新工作可能使工业界能够建立自己的光学压力标尺，直接追溯到自然界的基本常数，无需将压力测量设备送到NIST进行校准，从而节省了成本和时间。 精密的压力测量对于数十种工业应用至关重要，包括石油精炼，以及飞机高度计、内燃机和涡轮机、泄漏检测、微芯片制造和航空航天领域。 科学家通常使用压力天平或液体压力计来测量气体压力，这些方法是基于经典力学原理的，而气体压力传统上被定义为单位面积上的力。相比之下，光学方法基于热力学和量子理论。光学技术仅依赖于气体的温度以及它减缓或折射不同频率光的程度。由于这些特性通过国际单位制（SI）与自然界的基本常数相关联，因此该技术有可能减少压力测量的不确定性，并缩短校准工作所需的步骤。 压力的具体数值是以一种称为帕斯卡的单位来度量的。在一项新研究中，NIST研究人员Patrick Egan和Jack Stone以及中国计量科学研究院的杨远超实现的一种新的帕斯卡测量方法——光学帕斯卡——该方法可追溯到国际单位制（SI）的温度单位。 要了解光学测量方法，可以想象一个装满气体的盒子。对于一个固定体积和温度已知的盒子来说，盒内的压强仅由盒子中的原子数决定。（原子数量越多，原子之间以及原子与盒子内壁之间的碰撞次数就越多，压强也就越高。） 这听起来很简单，但实际上，一个午餐盒大小的容器里可以容纳超过10亿万亿个原子，数量多到根本数不清。因此，研究人员依靠一个测量值—与原子数量成正比的光学量。这个量值被称为折射率，用于衡量光在穿过气体时相对于其在真空中的速度减慢了多少。 这种减慢现象发生在光束的电场使围绕每个原子核的电子云极化（即拉伸）时。较重的原子（如氩）具有较多的电子，与氩原子相比，而较轻的原子（如氦）的电子较少，它们更容易极化且在其中的光速降低的更多。 然而，极化率并不总是容易计算的。事实上，研究人员只在一种原子气体——氦气中实现了极化率的准确计算，这是因为其电子结构相对简单。然而，这些研究成果并没有太大的帮助，因为在低压下，氦气几乎不会改变光速，也就很难确定固定体积中氦原子的数量，因此也难以确定其内部压强。 为了提供一条实现光学帕斯卡的实用途径，Egan和他的同事得出结论，他们将不得不准确测量一组较重原子的极化率。于6月17日在线发表在《Physical Review Applied》上的一篇文章中，阐述了NIST团队及其合作者已经在氩气中完成了极化率的准确计算。 在他们的研究中，研究人员克服了过去十年来一直阻碍光学研究方法的挑战：他们发现用于测量折射的仪器会由于所探测气体的压力而发生收缩或膨胀。如果不考虑这个因素，仪器的形变必然会降低测量的准确性。 然而，这种形变与光的波长无关。利用这一特性，研究人员在两个不同的波长处测量了光的减慢程度，从而抵消了形变的影响因素。这使得该团队最终能够准确测量出氩气的极化率。 Egan说，由于地球上的氩气储量丰富且运输存储都很方便，这将使得美国各地的工业界和学术界都能够采用新的光学帕斯卡方法来进行精确测量。（DOI：10.1103/z9zz-lqzh）

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发布时间: 2025-07-27

4. 欧盟联合研究中心（JRC）伊斯普拉（Ispra）站点与原子钟和意大利量子骨干网络（Quantum Backbone）建立新的连接，助力导航、安全、量子传感器等前沿研究

李晓萌

近日，来自意大利国家计量研究院(INRIM)、欧洲核子研究中心（CERN）、欧洲航天局、工业界、政府以及欧盟委员会的代表为欧盟联合研究中心（JRC）伊斯普拉（Ispra）站点的两条新连接举行了启用仪式。 第一条连接支持通过“白兔”技术分发时间信号，该技术由欧洲核子研究中心开发，能够实现亚纳秒级同步。第二条连接使JRC加入意大利量子骨干网络（Quantum Backbone），用于发送量子信号——即平均功率仅为每脉冲一个光子的光信号。这些信号通过量子协议分发加密密钥，能够检测任何窃听行为。 意大利国家计量研究院（INRiM）将通过其铯喷泉原子钟向欧盟联合研究中心（JRC）提供纳秒级精度的时间信号。该原子钟是定义协调世界时（UTC）的主要标准，而协调世界时是全球的官方时间标准。 精确的时间是定位、导航和同步的核心。直接从UTC时钟获取的时间信号为JRC的实验工作提供了理想的参考，这包括与欧洲全球卫星导航系统——伽利略（Galileo）相关的活动。 欧盟联合研究中心（JRC）将成为首个连接到欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）的欧盟委员会站点，意大利量子骨干网络是该基础设施的一部分。EuroQCI旨在确保即使在量子技术时代，当新型计算机可能威胁到我们现有的加密形式时，通信仍然能够保持安全。 从实际角度来看，这种新能力对于JRC在通信、定位、导航、授时、安全、量子传感器等多个相关领域的前沿研究至关重要。例如，精确授时和量子安全对于欧盟目前正在开发的IRIS2多轨道通信卫星星座来说是必不可少的，该星座旨在实现全球范围内的安全通信。

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发布时间: 2025-07-27

5. 国际计量委员会（CIPM）正式发布《CIPM战略2030+》

张宇

近日，在《米制公约》签署150周年之际，国际计量委员会（CIPM）正式发布《CIPM战略2030+》，报告聚焦气候变化与环境、健康与生命科学、食品安全、能源、先进制造、数字化转型和“新”计量等全球计量界需要共同应对的七大“新兴计量挑战”，明确了CIPM的核心优先事项。 报告既为国际计量局（BIPM）和CIPM各咨询委员会的工作提供指导框架，也推动着全球各国及地区计量体系的协同发展，同时为计量学如何持续支撑创新、韧性和包容性发展描绘了清晰愿景。 五大战略重点 该战略围绕五项关键核心事项的构建，旨在强化并革新国际计量体系，包括： 1.响应不断变化的计量需求； 2.应对关键科学挑战，推动全球测量体系进步； 3.深化与其他国际组织在测量领域的合作； 4.促进《米制公约》的普遍遵守； 5.实现组织运营的现代化。 自1875年《米制公约》签署成立以来，BIPM一直承担着确保SI全球统一实施、并始终满足全球测量需求的核心使命。同时，BIPM还负责推动全球单位制统一并管理组织CIPM，而研究全球性计量重大挑战并制定计量发展战略是CIPM的重要使命之一。2019年，为了应对跨学科的测量挑战，CIPM启动《CIPM战略2030+》编制工作，旨在为未来30至50年提供发展布局。2022年11月，CIPM向BIPM最高权力机构——国际计量大会（CGPM）提交了首份报告及建议，并获得一致支持。此后，CIPM继续推进《CIPM战略2030+》的实施落地。 2025年5月，该战略将在《米制公约》签署150周年之际向公众发布，并通过以下举措引领组织未来发展： · 搭建跨学科测量挑战的横向协作平台； · 建立国家计量院（NMIs）间的新型网络，持续攻克关键科学难题； · 提出与其他国际组织（IOs）合作的示范模式； · 建议设立“BIPM观察员”类别，进一步扩大《米制公约》的全球影响力； · 提出多项决议以优化组织治理、完善国际计量大会（CGPM）议事规则，并规划“未来CIPM”及组织总部的新愿景。

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发布时间: 2025-07-27

6. 美国天体物理联合实验室（JILA）研究团队使用新型量子导航设备来测量三维加速度

张宇

美国天体物理联合实验室（JILA）是科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院（NIST）共同创建的的联合研究机构。在近日一项新的研究中，JILA和科罗拉多大学博尔德分校的物理学家使用一团冷却到极低温度的原子云来同时测量三个维度上的加速度——许多科学家认为这一操作是不可能实现的。 该设备是一种新型的原子“干涉仪”，有朝一日可以帮助人们更精确地导航潜艇、宇宙飞船、汽车以及其他交通工具。 “传统的原子干涉仪只能测量单个维度的加速度，但我们生活在一个三维世界中，”科罗拉多大学博尔德分校物理系研究生、该研究的共同作者Kendall Mehling说。“要知道我将去往何处，以及我曾去过哪里，就需要在所有三个维度上同时跟踪我的加速度。” 研究人员本月在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表了题为“光晶格中的矢量原子加速度测量”的论文。该团队包括Mehling；物理学博士后研究员Catie LeDesma；以及物理学教授兼JILA研究员Murray Holland。 2023年，美国国家航空航天局（NASA）通过该机构的量子路径研究所向科罗拉多大学博尔德分校的研究人员提供了550万美元的拨款，以继续开发这种传感器技术。 这种新型设备是工程学的一大奇迹：Holland和他的同事们利用六束像头发丝一样细的激光，将数万个铷原子组成的云固定在原位。然后，在人工智能的帮助下，他们以极其复杂的方式操纵这些激光，这使得研究团队能够测量原子在受到微小加速度（例如汽车踩油门时）时的变化。 如今，大多数车辆通过全球定位系统（GPS）和被称之为加速度计的传统或“经典”电子设备来跟踪加速度。该团队研发的新型量子设备要想与这些现有的测量工具竞争显然还有很长的路要走。但研究人员看到了这种基于原子的导航技术的巨大前景。 “如果你将一个经典传感器在不同的环境中放置多年，它会发生故障和老化，”Mehling表示。“再比如你钟表里的发条会随着使用时间变长而发生扭曲和变形。但是这一切在原子身上都不会发生。” 干涉仪在历史上以各种形式存在了几个世纪，它们被用于从通过光纤传输信息到寻找引力波（即宇宙结构中的涟漪）等各种用途。 其基本原理是将事物分开后再重新组合在一起，这与拉开拉链然后再拉上拉链的过程类似。 例如，在激光干涉测量法中，科学家首先照射一束激光，然后将其分成两个相同的光束，分别沿着两条不同的路径传播。最终，他们将光束再重新合并在一起。如果激光在其传播过程中受到了不同的影响，例如受到不同的引力作用，那么它们在重新组合时可能无法完美地匹配。换句话说，拉链可能会卡住。研究人员可以根据这两束原本相同的光束现在如何相互干涉的情况来进行测量，这也是其名称的由来。 在最新的研究中，该团队实现了同样的壮举，但使用的不是光而是原子。 它的工作原理是这样的：该设备目前的大小与气垫冰球桌相当，可以放在一个台面上。首先，研究人员将一组铷原子冷却到仅比绝对零度高几亿分之一度的温度。 在如此寒冷的环境中，原子形成了一种神秘的量子态物质，称为玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）。2001年，时任科罗拉多大学博尔德分校的物理学家Carl Wieman和JILA的Eric Cornell因首次创造出BEC而获得诺贝尔奖。 接下来，该团队利用激光来使原子振动，从而将它们分开。在这种情况下，这并不意味着原子群正在分离。相反，每个单独的原子都处于一种被称为叠加态的幽灵般的量子态中，在这种状态中，它可以同时出现在两个地方。 当原子分裂和分离时，这些“幽灵”会沿着两条不同的路径彼此远离。（在当前的实验中，研究人员并没有真正移动设备本身，而是利用激光推动原子，使其产生加速度）。 “我们的玻色-爱因斯坦凝聚态是一个由原子构成的物质波池塘，我们向池塘中投入由小光包组成的‘石头’，从而向左和右发送涟漪，”Holland说。“当涟漪扩散开来后，我们将它们反射回来，并在它们受到干扰的地方将它们重新聚集在一起。” 当原子重新聚在一起时，它们会形成一个独特的图案，就像两束激光飞驰着聚合在一起，但实际上更加复杂。结果类似于玻璃上的指纹。 “我们可以解码该‘指纹’并据此模拟出原子所经历的整个加速度过程，”Holland表示。 该小组花了将近三年的时间构建该设备以实现这一壮举。 本身而言，目前的实验设备非常紧凑。尽管我们使用18束激光穿过包含原子云的真空系统，但整个实验装置足够小，有一天我们甚至可以实现便携式野外部署，“LeDesma说。 成功的秘诀之一要归功于一种被称为机器学习的人工智能技术。Holland解释说，分裂并重新组合铷原子的过程需要通过很多复杂的步骤来调整激光器。为了简化这一流程，该团队训练了一个可以提前规划这些操作步骤的计算机程序。 到目前为止，该设备只能测量比地球引力小几千倍的加速度。而现在市面上主流的技术可以做得更好。 但该团队仍在不断地改进其工程设计，并希望在未来几年内将其量子设备的性能提高数倍。尽管目前的成绩不尽人意，但这项技术还是证明了原子研发路径的可能性。 “我们并不完全确定这项研究的所有可能影响，因为它打开了一扇新领域的大门，”Holland表示。

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发布时间: 2025-07-27

7. 英国国家物理实验室（NPL）为khz至Mhz范围内同轴器件的阻抗建立了计量可追溯性

张宇

近日，英国国家物理实验室（NPL）在计量溯源性方面的工作取得了重大进展。NPL研究人员这部分工作主要是kHz至MHz频率范围内的同轴器件阻抗研究。 同轴线路是全球电信网络不可或缺的关键部分，确保这些系统的计量可追溯性对于其维护和发展至关重要，特别是当它们在DC到数百GHz的频率范围内运行时。阻抗是一个关键的测量值，描述了设备或电路在特定频率下与交流电（AC）流动的总负荷。 从历史上看，在低频（特别是1kHz和1MHz之间）实现同轴器件阻抗的可追溯性一直存在挑战。在这些频率下获取和表征参考标准品的困难，促使人们采用替代方法（如插值法），但这可能导致测量结果的不确定性增加。 最近，NPL的交流电（AC）与射频（RF）计量专家开发了一种新方法，使用LCR仪表对同轴连接器的设备进行可追溯的阻抗测量。该仪器通常用于测量低频标准器件（如电容器、电阻器和电感器），如今已被改造用于与Type-N型同轴器件连接。通过使用可追溯的短路（Short）和开路（Open）标准进行校准，成功实现了这些器件的可追溯阻抗测量。与传统的矢量网络分析仪（VNA）方法相比，这项新的测量技术使得在阻抗和反射系数测量方面的不确定性显著降低——在某些情况下，不确定性降低了十倍。 弥合交流电（AC）与射频（RF）可追溯性的这一空白，有望通过提高这些广泛使用频率下的测量精度来实现，精确性的提高将为电信、量子和能源行业的发展带来很大帮助。 高级科学家詹姆斯·斯金纳（James Skinner）说：“以创新的方式使用现有技术，实现了测量能力的显著提升。这项工作是射频计量领域几十年来对所面临挑战的一次真正突破。” 首席科学家兼科学领域负责人Murat Celep表示：这种创新能力在整个射频计量领域具有广泛的适用性，并已记录在最近发表的《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》期刊中。（DOI: 10.1109/TIM.2025.3563005）

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发布时间: 2025-07-27

8. 欧盟委员会启动“量子欧洲战略”，力争2030年使欧洲成为全球量子技术领导者

李晓萌

近日，欧盟委员会启动“量子欧洲战略”，到2030年使欧洲成为全球量子技术领导者。该战略将培育一个有弹性的主权量子生态系统，促进初创企业的成长，并将突破性科学转化为市场应用，同时保持欧洲的科学领导地位。 量子技术将彻底革新复杂挑战的应对方式——从医药研发突破到关键基础设施安全防护。这项技术将为欧盟提升工业竞争力和技术自主性开辟新机遇，并在国防安全领域展现出强大的潜力。预计到2040年，该领域将在欧盟创造数以千计的高技能就业岗位，全球市场规模有望突破1550亿欧元。 该战略重点布局五大关键领域：科研创新、量子基础设施、生态系统建设、太空及军民两用技术、以及量子专业人才培养。 该战略包含以下具体举措： 1.启动"欧洲量子研究与创新计划"——欧盟与成员国将协同推进基础研究，并在重点公共与工业领域开发量子应用方案； 2.筹建量子设计中心及6条量子芯片试验产线，计划投入高达5000万欧元公共资金，推动科研原型向可量产产品转化； 3.建设欧洲量子互联网试验平台； 4.扩展欧盟量子技术能力中心网络，并拟于2026年成立欧洲量子技能学院； 5.与欧洲航天局共同制定《太空量子技术发展路线图》，并参与《欧洲武器装备技术路线图》的编制工作。 该战略旨在显著提升欧洲量子企业获得的全球私人投资份额（当前占比约5%），以此推动欧洲量子初创企业和规模企业的成长，并促进欧洲各行业对本土量子解决方案的采用。 【后续行动计划】 欧盟委员会将与各成员国及欧洲量子界紧密协作，联合学术界、初创企业、产业界及创新机构等各方力量，共同推进该战略目标的落地实施。 为此将成立高级别咨询委员会，成员包括欧洲顶尖量子科学家与技术专家（含量子领域诺贝尔奖得主）。该委员会将为"欧洲量子战略"的实施提供独立战略指导。 根据规划，欧盟拟于2026年跟进推出《量子法案》提案。该法案将通过激励成员国、企业、投资者和研究机构参与欧盟层面的大规模国家/地区计划，重点投资（试验性）生产设施，从而进一步强化量子生态系统建设并加速产业化进程。

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发布时间: 2025-07-27

9. 美国国家标准与技术研究院（NIST）采用新方法精确测量微量样本的放射性

张宇

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）研发的一种新技术能够实现在识别发生衰变的原子类型的同时检测单个原子的放射性衰变事件。这一技术进步将有助于改善癌症的治疗方案，用于先进反应堆的核燃料再处理以及其他领域。一旦全面投入使用，该技术有望在短短几天内完成传统上需要数月才能完成的任务。 NIST的研究人员展示了一种新的、更快的方法来检测和测量微量放射性物质的辐射值。这项被称为低温衰变能谱法（DES）的创新技术可能会产生深远的影响，其影响范围可能涉及从改善癌症治疗到确保核废料的安全清理以及其他多个领域。 这项新技术的关键是过渡边缘传感器（TES），这是一种被广泛应用于辐射特征测量的专用设备。TES提供了一种革命性的功能来记录单个放射性衰变事件，同时监测其中不稳定的原子释放一个或多个粒子的过程。通过从许多次单独衰变事件中积累的数据，研究人员可以识别出哪些不稳定的原子（即放射性核素）会产生这些事件。 “TES比熟悉的盖革计数器或其他当今使用的探测器要先进得多，”NIST物理学家Ryan Fitzgerald说。“它不是简单地发出咔嗒声来表示有辐射，也不是模糊地指示衰变能量的高低，而是为我们提供了放射性物质存在的详细指纹信息。” TES设备在接近绝对零度的极低温度下运行。当样品中的物质发生放射性衰变时，释放的能量被TES吸收。这种吸收的能量会导致TES的电阻发生微小的变化。研究人员精确测量了电阻的这种变化，从而获得了整个衰减过程的高分辨率“能量特征”。通过分析来自多个衰变事件能谱变化的详细数据，研究人员便可以识别出正在衰变的特定放射性原子。这是完全可能的，因为不同的放射性原子在衰变时会释放出独特的能量特征。 采用早期的方法，在同一时间，只能进行放射性剂量的测量或者识别出具体存在哪些放射性原子——而不是同时完成这两项工作。全面表征一个样品曾经需要使用多种技术。相比之下，DES法在识别放射性元素的类型的同时，又能完成量化其放射性水平的工作。 当研究人员接收到装满放射性液体的桶时，他们需要识别这种神秘物质的类型并测量其放射性核素的含量，以便安全地处理它们。通常，这个过程可能需要几个月的时间，但过渡边缘传感器（TES）可以显著缩短这一过程所需的时间。 “我们现在可以在短短几天内就从一个微量的样本中获得完整的放射性特征数据，而不再需要等待数月才能获得结果，”Fitzgerald说。 传统上，测量放射性需要多种方法和复杂的程序，使用称为示踪剂或校准剂的附加材料。然而，新方法提供了一种简化的途径，即使在没有这些附加材料的情况下，也能准确测量出微量样本的放射性。这使科学家们能够更好地监测、使用和保护影响公众健康和安全的放射性物质。 在他们的方法中，研究人员使用一种特殊的喷墨装置小心地将微量（不到一克的百万分之一）放射性溶液均匀的分布到薄金箔上。这些金箔的表面布满了大小仅为十亿分之一米的微小孔洞。这些纳米孔有助于吸收放射性溶液的微小液滴。 通过精确测量使用喷墨装置分配的溶液的质量，然后测量金箔上干燥后的样品的放射性，研究人员就可以计算出样品每单位质量的放射性，即“比活度”。 这种喷墨方法使他们能够在处理极少量放射性物质的同时，仍能准确测量其放射性。 这种技术的潜在应用场景非常广泛。在医学领域，这项技术可有确保用于癌症治疗的放射性药物的纯度和效力的准确性。在核能领域，它可以快速的识别乏燃料后处理过程中的放射性成分，从而加速新型先进反应堆的开发。 新报告的研究是更大规模努力的第一步，这一努力被称为True Becquerel（TrueBq）项目，旨在改变我们监测和表征放射性的方式。用于计量物质放射性衰变的单位是该项目名称的由来，以纪念发现放射性现象的法国物理学家亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）。 更广泛的TrueBq项目旨在开发一种更全面的测量系统，凭借这种全新的系统将可以处理包括复杂的混合物在内的各种放射性物质。它将把高精度天平系统与TES设备结合起来，以前所未有的精度测量放射性物质的比活度。 这种新方法对传统工作流程进行了重大改进，传统工作流程通常涉及多种方法、化学处理以及化学示踪剂和标准品的使用。通过简化测量过程，TrueBq项目有望在减少分析所需时间的同时提高测量的准确性。 通过TrueBq项目所开发的创新型技术可以有效提高NIST服务各领域客户的能力。NIST目前提供多种以客户为中心的测量服务，包括校准、标准参考物质（SRMs）和能力验证。所有这些服务未来都将受益于TrueBq项目所开发的新技术，服务的流程将会更加简化、服务内容将会更加多样化、同时服务质量的不确定性也会进一步减少。 虽然TrueBq项目目前的重点是改进NIST内部的测量工作，但研究人员对这项技术有着长远的计划。未来，他们希望开发出更便携、更人性化的系统版本，这些版本可以部署在NIST之外的实际应用场景中，以便在医学、环境治理和核废料管理等领域中发挥关键作用。 NIST的研究团队已于2025年7月8日在《Metrologia》期刊上发表了其研究成果。（DOI：10.1088/1681-7575/adecaa）

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发布时间: 2025-07-27

10. 英国政府发布《现代产业战略》，聚焦未来10年八大重点产业

李晓萌

近日，英国政府发布《英国现代产业战略》，该战略通过资金支持、基础设施配套等来支持未来10年的八大重点产业，包括先进制造业、清洁能源、创意产业、数字与技术、生命科学、专业与商业服务等，旨在推动经济长期增长。 同步，还公布了八大行业中五个产业，包括先进制造业、清洁能源、创意产业、数字与科技、专业与商业服务等的规划。 先进制造业：将获得高达43亿英镑的资金支持，其中包含未来五年内最高28亿英镑的研发投入。该计划旨在巩固英国本土供应链体系，具体措施包括：将汽车年产量提升至135万辆，以及引领零排放飞行器等下一代技术的研发； 清洁能源：到2035年实现清洁能源产业投资翻番。通过"大不列颠能源"计划追加7亿英镑投入用于建设清洁能源供应链，这将使"大不列颠能源供应链基金"总规模达到10亿英镑，助力英国清洁能源革命建设； 创意产业：通过3.8亿英镑的专项扶持资金（涵盖影视、电子游戏、广告营销、音乐及视觉表演艺术等领域），将充分释放创意产业价值。该战略将重点改善成长期企业的融资渠道，并加强研发投入、技能培训与出口支持。 数字与科技：聚焦人工智能、量子技术、半导体、工程生物学、先进连接技术、网络安全等前沿领域，投入超20亿英镑推动《人工智能行动计划》，通过新设"主权AI计划"及重点投资北爱尔兰网络安全、威尔士半导体和苏格兰量子技术等前沿科技研发，使英国成为欧洲数字科技企业创立和发展领域的领导者。 专业与商业服务：将通过推广英国本土研发的人工智能技术，并推动海外专业资格互认协议，确保英国专业与商业服务成为全球产业最受信赖的顾问，引领该行业的全球变革。

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发布时间: 2025-07-27

11. 英国国家物理实验室（NPL）在激光频率稳定方面取得开创性成果

张宇

近日，英国国家物理实验室（NPL）发表了关于激光频率稳定的最新研究成果，NPL展示了通过采用前所未有的长光学参考腔和主动噪声抵消方案所实现的激光频率稳定方面的性能飞跃。这一进步具有超越现有技术水平的光学存储时间和主动消除杂散稳定噪声的显著特性。 将激光器的光学参考腔进行频率稳定控制是实现卓越稳定性的一种成熟方法。最近的研究显著降低了技术稳定噪声，使得激光的稳定性得到了显著提升。该团队开发了一种长度为68cm的光学参考腔，实现了创纪录的300微秒光学存储时间。从这个角度来看，68cm空腔两端的高反射率镜子之间的光线可以传播大约100公里，相当于英吉利海峡海底隧道长度的两倍。 除了腔体设计方面的进步外，研究人员还解决了杂散稳定噪声的挑战。他们成功地实施了一种技术用来主动消除称为残余幅度调制（RAM）的技术噪声源，该噪声源由稳定所需的相位调制技术产生。 这一创新性的工作为开发更稳定的激光器铺平了道路，这将显著提高光钟的性能，光钟是基于光跃迁的下一代原子钟。这项工作的影响涉及各个领域，包括国家计时、定位、导航、电信、激光源的特性分析和基础科学研究。 这些发现凸显了提升测量能力的重要性，并且可能会导致技术和科学研究的重大进步。 首席科学家Marco Schioppo表示：我们很高兴分享这些关于改进光学腔激光频率稳定性的研究成果，从而推动性能更优的激光器的开发。由于光学腔体稳定激光器是高精度时间和频率测量中无处不在的工具，因此我们的工作将对众多技术应用和科学产生广泛的积极影响。 助理科学家Adam L. Parke说：这是一个有趣的研究挑战，我很高兴能够为残余振幅调制的控制改进做出贡献，如果管理不当，这种失控的效果会严重影响频率稳定。 该论文被《Optics Letters》期刊选为“编辑精选”，这一荣誉旨在表彰具有卓越科学质量的文章，论文的详细内容可在此处查看 https://doi.org/10.1364/OL.560815

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发布时间: 2025-07-27

12. 欧洲计量组织（EURAMET）开展《计量学助力绿色航运：迈向绿色燃料的测量与标准》项目

张宇

近日，一个新的合作项目通过可追溯的测量和机器学习方法促进排放控制。 “绿色航运计量：通过可追溯测量和机器学习方法实现排放控制”项目（MaritimeMET，23IND09）由欧洲计量合作组织资助，于2024年9月启动。 该项目旨在解决航运业对排放控制和高效发动机优化的迫切需求。它将促进替代燃料的使用，如绿氨、氢气、合成燃料和Power-to-X解决方案（将可再生能源转化为其他有价值的东西），如甲醇和生物甲烷。 航运业在全球贸易中占据重要地位，同时也造成了很大的排放污染。向可再生燃料过渡带来了诸多挑战，需要强大的计量支持。MaritimeMET项目不仅促进了这一转变，还为在航空、铁路和发电等相关行业的应用建立了框架。 以下三项技术工作内容解决了项目的关键目标： WP1 - 可追溯的排放测量：该项目正在开发新的可追溯测量方法，用于测量气体排放和颗粒物，以支持遵守严格的国际海事组织（IMO）法规。 WP2 - 缸内压力和温度的动态测量：通过创建在动态条件下测量缸内压力和温度的质量保证方法，MaritimeMET旨在实现对可再生燃料发动机系统的优化。 WP3 - 用于性能优化和开发虚拟传感器概念的机器学习：先进的机器学习和虚拟传感器的结合有望在排放预测和性能优化方面取得突破，减少对昂贵传感器的依赖。 该项目联盟与欧洲能源气体计量网络（EMN）密切合作，以确保项目开发的新技术和标准得到广泛应用。通过与EMN的合作，该项目将通过研讨会、利益相关者参与和开放获取出版物发布其研究成果，培养一个致力于减少排放和清洁能源创新解决方案的社区。

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发布时间: 2025-07-27

13. 芬兰国家技术研究中心（VTT）等机构研究人员对六个国家的十台光学原子钟进行协调比较，为秒的重新定义奠定基础

李晓萌

近日，在一项新的研究中，研究人员通过在六个国家同时运行原子钟及其连接链路，进行了迄今为止最广泛的光学原子钟协调比较。这项跨越数千公里的实验，标志着向秒的重新定义并最终建立全球光学时间尺度迈出了重要一步。 “原子钟提供的精确时间和频率信号对于许多日常技术至关重要，比如GPS、管理电网以及保持金融交易同步，”英国国家物理实验室（NPL）时间和频率部门负责人Helen Margolis表示。“我们的发现有助于提高下一代光学原子钟的性能，从而释放出全新的应用，并推动依赖时间和频率的科学研究。” 光学原子钟是一种利用激光以可控方式激发原子，使原子在特定能级之间跃迁的原子钟。这些跃迁发生在非常精确的频率上，这些频率就是时钟的“滴答”声。由于这些时钟有多种形式，每种时钟都使用不同的原子来计时，因此要充分发挥这些精密计时器的潜力，就需要在长距离上对它们进行比较。 该研究于2025年6月12日发表在《Optica》期刊上（DOI：10.1364/OPTICA.561754），一个多机构的研究团队报告了使用十种不同的光学原子钟同时进行的38次比较——或称频率比——的结果。其中四次比较是首次直接进行的，而许多其他的比较也比以往更加精确。 “这些测量提供了关于光学原子钟仍需进行哪些工作以实现用于国际计时所需的精度和可靠性方面的关键信息，”意大利国家计量研究院（INRiM）的高级研究员Marco Pizzocaro表示。“我们的实验还展示了如何将欧洲各地的光学原子钟连接起来，以最先进的精度测量频率比。这创造了一个分布式的实验室，也可以用于进行基本物理测试，例如寻找暗物质或测试物理学的基本规则。” 光学原子钟准备好迎接挑战了吗？ 数十年来，全球计时的标准一直基于全球铯微波原子钟信号的平均值。然而，随着光学原子钟的精度和稳定性不断提高，重新定义国际单位制中的“秒”以使用光学原子钟的呼声越来越高。光学原子钟如今比最好的铯原子钟精确约100倍，其计时精度极高，即使经过数十亿年，误差也不会超过一秒。 然而，将光学原子钟用于国际计时需要比较不同光学原子钟之间的数据，以验证它们是否按预期运行。为了推进这项工作，研究人员在一个由欧盟资助的大型合作项目框架内，进行了六个国家之间光学原子钟的高度协调比较。 “同时比较多个钟，并使用多种链路技术，比迄今为止主要进行的成对钟比较提供了更多的信息，”芬兰VTT MIKES的高级科学家Thomas Lindvall表示。“通过一组协调的测量，不仅可以检查一致性，还能提供更可信的结果。这些结果有助于确定哪些光学原子钟应该用于重新定义秒。” 连接这些钟 为了进行测量，研究人员必须将不同光学原子钟系统的频率输出连接起来。他们采用了两种方法：利用卫星的无线电信号和通过光纤传输的激光光。 卫星方法使用了卫星导航系统中的GPS信号，该信号可供研究中包含的所有钟使用。然而，由于信号噪声或仪器限制等因素导致的测量不确定性，这种连接技术的精度有限。 研究人员还使用了定制的光纤链路，这使得测量精度比卫星技术高出100倍。然而，这些稳定、高精度的连接仅在国际比较期间用于连接法国、德国和意大利的钟。此外，在德国和英国（多个钟位于同一研究所内）进行的本地比较中，使用短光纤进一步减少了不确定性。 研究人员表示，协调十个高性能钟在不同国家的同步运行以及连接这些钟的所有链路，需要提前进行广泛的规划。数据分析也带来了一些挑战。 “并非所有结果都证实了我们的预期，我们在测量中观察到一些不一致之处，”英国国家物理实验室（NPL）的首席科学家Rachel Godun表示。“然而，同时比较这么多钟，并使用多种技术连接钟，使我们更容易识别问题的根源。” 实验确定了一些需要进一步工作的领域。例如，为了确认所有钟都按预期运行，必须将测量不确定性降低到与钟本身的精度相匹配的水平。之后需要进行重复测量，以确认可靠运行，从而增强对钟和链路的信心。除此之外，在重新定义“秒”之前，还需要满足其他几个标准，包括证明光学原子钟能够定期且持续地为国际时间尺度做出贡献。

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发布时间: 2025-07-27

14. 韩国标准科学研究院（KRISS）研究团队开发出量子级精度的长度测量系统

李晓萌

近日，韩国标准科学研究院（KRISS）研究团队成功研发出具备量子物理学极限精度的长度测量系统。该系统不仅具备世界最高水平的精度，还能在户外环境中便捷运行，有望成为下一代长度测量的"基准"。 目前最精确的长度测量设备是作为1米（m）基准的"长度测量标准器"。由KRISS等世界各国计量标准代表机构运营的长度测量标准器，采用短波长激光干涉仪进行长度测量。短波长激光如同刻度密集的尺子，其波长分布极其均匀，可实现1~10纳米（纳米，十亿分之一米）级别的高精度测量。注：干涉仪（Interferometer）：通过分析两束光相遇时产生的干涉图案（即两束光路径的相对变化），来精确测量目标物体距离或位移的装置。 然而，长度测量标准器的单次测量范围极为有限。这是由于短波长激光的光谱范围较窄所致——好比刻度密集却总长很短的尺子。若要测量超出激光波长范围的长度，就必须反复进行多次测量并累加结果。这不仅导致测量耗时冗长，还需配备稳定移动干涉仪的装置，存在显著的时空局限性。 相比之下，绝对长度测量系统虽精度稍逊，却能实现长距离单次测量。该系统通常从基准点向目标发射光脉冲，通过计算光波往返时间确定长度。其测量方式相对简单，设备可小型化，并能快速完成远距离测量，因而被广泛应用于工业现场。但现有绝对长度测量系统的精度极限仅为微米级（微米，百万分之一米），原因在于以现有技术难以将光传播时间测量精度提升至特定极限值以下。 KRISS长度形状测量团队成功利用"光学频率梳干涉仪"，将绝对长度测量系统的精度提升至长度测量标准器的水平。研究团队创新性地将光学频率梳干涉仪应用于绝对长度测量系统。光学频率梳如同钢琴键盘般，由数千个等间距频率的光束组成。与传统干涉仪光源不同，光学频率梳兼具宽波长范围和高度均匀的波长分布特性，既能实现长距离单次测量，又能保证超高精度。 研究团队开发的"基于光学频率梳光谱干涉仪的绝对长度测量系统"，兼具长度测量标准器的精度与绝对长度测量系统的便捷性。该系统精度达0.34纳米，不仅是现有设备的最高水平，更达到了量子物理学允许的极限精度。其25微秒（微秒，百万分之一秒）的测量速度，使系统具备足以在户外环境快速运行的便携性，有望显著提升韩国高端工业领域的长度测量精度水平。 研究团队计划持续推进后续研究，包括评估设备的测量不确定度、持续改进性能等，以期将本次开发的系统认证为下一代长度测量标准器。 KRISS长度形状测量组首席研究员表示："AI半导体、量子技术等未来产业的竞争力，取决于能否精确测量和控制纳米级距离。此次成果将成为韩国跃升为下一代长度标准制定领军国家的重要契机。" 本次研究成果获得KRISS基础研究项目的支持，并已发表于光学领域国际顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（影响因子：10.0）六月刊（DOI：10.1002/lpor.202401995）。

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发布时间: 2025-07-27

15. 英国国家物理研究院（NPL）与世界气象组织（WMO）续签合作伙伴关系

李晓萌

近日，英国国家物理研究院（NPL）与世界气象组织（WMO）已续签合作伙伴关系，该合作始于2010年。在WMO全球大气观测（GAW）计划中，NPL继续担任非甲烷烃（NMHCs）和氮氧化物（NOx）的中央校准实验室。 WMO-GAW计划致力于建设和运营一个持续、协调的全球监测网络，目标是提供全球大气成分的长期趋势数据，以增进对地球大气以及大气与海洋、生物圈之间相互作用的科学理解。 WMO-GAW的使命是组织、支持和协调全球大气化学成分变化的评估工作。该计划为各国政府、政策制定者以及支持国际公约和协议的科学家提供科学信息，以加深对气候变化和长距离跨境空气污染的理解。 NPL在确保从所有GAW监测站收集的长期数据集的准确性和可靠性方面发挥着关键作用，通过提供高压气瓶中的主要气体参考材料，将可追溯性传递到国际单位制（SI）。 随着这些角色的续签，NPL已扩大其在WMO-GAW计划中的职责范围，现涵盖所有10种非甲烷烃气体和网络相关的两种氮氧化物气体，从而在未来为网络提供更全面的数据可靠性保障。

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发布时间: 2025-07-27