自旋量子比特与半导体制造工艺兼容，但其性能高度依赖于电场与器件条件，这一点在锗材料中尤为显著。然而，QuTech 的研究团队最近证明，这种敏感性并非必须规避，反而可以通过调节操作模式加以利用。他们成功展示了一款平面结构的十量子比特锗处理器，采用二维布局，实现了全局范围内的高保真度控制，并且每个量子比特可与四个相邻比特相连——这对实现量子纠错至关重要。 这一成果标志着半导体自旋量子比特研究迈入新的里程碑。 “这是我们首次系统性地在如此规模的二维阵列中实现操作，”博士研究员 Valentin John 表示。他与 Cécile Yu 同为论文第一作者。“通过增加量子比特数量并拓展至二维空间，我们正在量子计算的两个关键维度上同步推进。” 该器件基于应变锗异质结构（Ge/SiGe）制造，这一材料体系具备强自旋-轨道耦合特性。研究人员通过在结构上方排列金属栅极电极，构建出可限制单个空穴的静电势阱。空穴作为电子的正电荷对应物，被约束于量子点中。 芯片上的十个量子点排列为 3–4–3 结构，其中两个中心量子比特各自与四个相邻比特相连。这种更高的连接度对于实现二维纠错编码极为关键，而后者正是构建容错量子计算系统的核心。 QuTech 首席研究员 Menno Veldhorst 指出：“拥有一个能与四个相邻量子比特交互的中心比特，并不仅仅是几何结构上的新奇设计，更是实现量子纠错所必需的连接方式——量子比特必须在二维空间中相互作用。” 除了阵列规模与几何布局，研究团队还实现了所有十个量子比特的高保真度操控，单量子比特门在阵列中的保真度超过 99%。他们还系统性地探索了如何实现最稳定且局域化的量子比特操作，这是实现系统扩展的重要一步。 通过调节每个量子点中的空穴数量（一个、三个或五个）以及驱动时所使用的顶部栅极选择，研究人员发现了一个明确的最优配置。Valentin John 解释道：“我们发现，采用三空穴结构，由顶部栅极驱动，并在略微倾斜的磁场下操作量子比特，可获得最高效率和最稳健的性能。这种配置能最大程度减少邻近量子比特之间的串扰，并确保整个阵列中的控制一致性。” 锗自旋量子比特的物理机制为实验进展提供了理论支持。通过与 CEA 格勒诺布尔团队合作进行的解析与数值模拟表明，性能提升源于相关量子态的各向异性特征。在三空穴区域，自旋波函数呈现出更具方向性的 p 型特征，而非单空穴中近乎对称的形态。这赋予量子比特一种“个性”：三空穴自旋更容易受到顶部栅极所施加振荡电场的驱动，从而增强了电驱动与自旋态之间的耦合，实现了更快、更高效的量子比特控制。 这项研究表明，只要深入理解其底层物理机制，自旋空穴量子比特的“复杂性”可转化为实际优势。通过识别空穴自旋对局部电场具有可预测且强烈响应的区域，研究人员证明即便在密集的二维阵列中也能实现稳定操作。这揭示了一个关键启示：推动量子硬件工程的发展，依然依赖于对相关量子物理的深刻洞察。 图1：锗中的高精度10自旋量子比特阵列

在世界卫生组织（WHO）疫情协议的政府间工作组第四次会议中，共同主席Matthew Harpur和即将加入的Tovar大使与各位副主席和代表们共同讨论了病原体获取和利益分享系统（PABS）的进展。自IGWG 3会议以来，各方进行了多次非正式讨论和会谈，包括行业、研究机构、学术机构和实验室等相关伙伴的参与。这些讨论提供了关于PABS系统实际需求的视角。 Matthew Harpur重申了上次会议上的评论，敦促各方不要等到最后一刻才达成协议，而是应在今年内，最好在本周内达成妥协。他强调，在本周的会议后，只剩下两次会议和12个谈判日，这段时间应用于解决细节问题而非核心概念。 他鼓励与会者充分利用非正式会议和休息时间进行交流，寻找解决方案并达成一致。他指出，全世界都在期待这一协议的完成，因为这是为下一次疫情做好准备的关键机会。尽管挑战重重，但他认为达成协议是可行的，并对此表示信心。

在2025中国机器人产业发展大会上，中国机械工业联合会发布了机器人产业“十四五”发展成绩单。 产业规模方面，2020年机器人行业营收1061亿元，2024年增至2378.9亿元，实现翻番；今年前三季度，行业营收同比增长29.5%。 出口方面，2020年行业出口额为3.9亿美元，2024年增至11.5亿美元；今年前三季度，出口额达12.4亿美元，超去年全年，同比增长56%。 市场占有率方面，自主品牌工业机器人国内市场占有率从2020年的31.4%增至2024年的58.5%。 “‘十四五’时期，我国机器人产业发展迅速，形成较为完整的产业链体系。”中国机械工业联合会会长徐念沙说。 本领更强 重载、焊接、喷涂等高性能工业机器人成功应用 第二十五届中国国际工业博览会上，埃斯顿重载机器人抓取1200千克的砝码，反复搬运，全程保持稳定。 “末端负载是机器人的关键功能技术指标之一。随着工业机器人融入制造流程，市场对高刚度、高精度、高可靠性的重载机器人需求日益增加。”南京埃斯顿自动化股份有限公司有关负责人介绍。 我国重载机器人曾长期依赖进口，国产设备占有率一度不足3%。“十四五”时期，中国企业实现群体突围，埃斯顿2024年推出的700公斤级工业机器人获上百台订单，今年更是推出1000公斤级产品。 焊接，现代工业的“缝纫线”。“我们的焊接机器人能实现高速度、高负载、高稳定性点焊作业，焊接单个焊点最快仅需2.2秒。”沈阳新松机器人自动化股份有限公司有关负责人说。 再来看喷漆，传统产线整车喷漆需3至5天，而使用埃夫特机器人的产线仅需80多秒就能完成。 “今年推出的新技术，让机器人内部集成智能工艺系统，自动完成配色、换色、喷涂、清洗等流程。”埃夫特智能机器人股份有限公司工程师王劲松说。 今年前三季度，我国工业机器人产量达59.5万台，超去年全年。 配套更优 行业骨干企业整机产品自主化配套率超80% 机器人产业快速发展，离不开产业链的厚积薄发。 从高精密减速器、高性能伺服系统到智能控制器，关键零部件配套能力稳步增强。 谐波减速器，机器人的“关节”，主要分为柔轮、波发生器、刚轮。其中，柔轮壁厚仅0.2毫米，其表面渐开线齿形的加工精度需达到微米级。国外企业产品价格高、交货周期长。如今，国产谐波减速器国内市场份额超40%。 “经过20多年研发，我们在额定转矩、重复定位精度等关键参数上已基本接近国际领先企业水平。”绿的谐波副总经理李谦说。 伺服电机则是机器人的“肌肉”，是机器人关节精准运动的关键因素。深圳市汇川技术股份有限公司在国内伺服系统市场的占有率已超过国外品牌。 在位于湖南岳阳的汇川生产基地，转子生产线实现全流程自动化，定子生产线自动化率也达70%。“智能产线既保证了产品的高精度、高可靠性，也让定制化服务成为可能。”汇川技术有关负责人说。 与此同时，国内供应商在机器人的生产制造中发挥越来越重要的作用。中国机械工业联合会机器人分会执行副理事长宋晓刚介绍，我国机器人配套产业体系日益完善，技术水平和产业化能力大幅提升，行业骨干企业机器人整机产品自主化配套率超80%。 应用更广 制造业机器人密度跃居全球第三 截至2024年底，我国工业机器人保有量突破200万台，居全球首位。 2024年，中国市场工业机器人销量达30.2万台，较2020年增长68.7%，占全球总销量54%。 应用范围上，截至2024年，我国自主品牌工业机器人累计覆盖国民经济71个行业大类、241个行业中类，覆盖国民经济行业中类的51%，较2020年增加19个大类、98个中类。 其中，制造业机器人密度由2020年全球第八，跃居2024年全球第三。 机器人加速走进工厂。我国已建成3.5万多家基础级、230多家卓越级智能工厂及1260家5G工厂。 展望未来，智能化与细分化是两大重点发展方向。 “随着人工智能技术加快向垂直行业渗透，机器人与人工智能技术深度融合。”宋晓刚表示，机器人正从过去执行重复、程式化任务的“功能装备”，向具备感知、决策、自主执行能力的“智能伙伴”加速转变。 近日，埃夫特推出一款语音交互码垛机器人，无需编程，通过语音指令即可操作。 “普通机器人只有‘手’的功能，这款产品同时具备‘眼’和‘耳’。”埃夫特相关负责人介绍，“眼”结合视觉技术，通过摄像头清晰定位物品位置；“耳”结合语音识别和大数据模型，自动录入指令、生成代码。 细分化也是机器人产业发力的方向。针对部分企业过度集中少数赛道导致竞争激烈的问题，宋晓刚表示：“将引导企业拓展、拓深制造业、服务业各个应用领域，差异化发展，发现更多商机。”

    在全球粮食需求持续增长的背景下，如何通过可持续农业实践提升耕地生产力已成为重大挑战。传统单一种植模式依赖大量化肥农药，导致土壤退化、养分流失等环境问题。作物轮作作为延续千年的农业智慧，能通过改善土壤结构、增强养分循环来提升地力，但其对土壤微生物群落——这一驱动生态系统功能的关键引擎——的影响机制尚不清晰。尤其令人困惑的是：轮作对细菌和真菌这两大类土壤微生物究竟会产生怎样不同的影响？不同轮作模式、环境条件又会如何调控这些影响？这些问题亟待系统解答。近日发表于《Nature Communications》的研究通过整合全球2406组配对观测数据，首次基于高通量测序技术揭示了作物轮作对土壤微生物群落的差异化调控规律。该研究创新性地发现：轮作对细菌和真菌多样性产生"不对称影响"——它能显著提升细菌的香农多样性(Shannon diversity)和物种丰富度(species richness)，却对真菌的α多样性无显著影响；相反，轮作显著增加了真菌的β多样性而细菌β多样性不变。这种分化现象与微生物的生物学特性密切相关：细菌生长快、扩散能力强，能快速响应轮作带来的资源变化；而真菌菌丝网络稳定，对短期轮作扰动不敏感。  本研究针对作物轮作对土壤微生物多样性影响机制不清的问题，通过全球Meta分析揭示：轮作显著增加细菌α多样性而非真菌α多样性，但提升真菌β多样性；豆科-非豆科作物转换、轮作周期等因子差异化调控微生物群落，且微生物多样性增加与作物产量提升正相关。该研究为通过优化轮作模式调控土壤微生物组提供了理论依据。

随着气候变化加剧全球水资源短缺，农业灌溉作为最大的淡水消耗领域面临严峻挑战。在意大利，农业灌溉占全国总取水量的50%，但再生水的实际利用率仅占处理总量的2.3%，远未发挥其潜力。再生水虽富含氮、磷、钾等植物必需养分，可减少化肥依赖，但其高盐度、钠吸附比（SAR）升高风险及重金属、微量污染物潜在累积问题，长期制约其在果园灌溉中的安全应用。特别是对盐敏感的桃树，再生水灌溉可能引发土壤盐渍化、果实重金属超标及滴灌系统堵塞等一系列连锁反应。为破解这一难题，博洛尼亚大学研究团队在意大利切塞纳污水处理厂构建露天试验平台，以三年生"Aliblanca"桃树为对象，开展为期两年的灌溉对比研究。通过智能水肥系统精准调控养分输入，比较淡水施肥（FW+F）、再生水施肥（SW+F）和再生水不施肥（SW）三种处理对土壤化学特性、植物生理状态、果实品质及灌溉系统效率的影响。