全球首个全景式碳排放核算系统发布、欧洲核子研究中心人造黄金技术突破、量子纠错新方案降低比特需求

科技创新

量子纠错新方案降低比特需求

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4月10日，化工制造网报道了澳大利亚悉尼大学研究团队在量子计算领域取得的重要突破。该团队提出了一种新型量子纠错方案，能够大幅减少构建大规模容错量子计算机所需的物理量子比特数量。这项研究成果发表在最新一期《自然·物理学》杂志上，为量子计算技术的实用化发展提供了新的技术路径。量子计算依托量子态的叠加和干涉效应，但由于量子态极为脆弱，任何微小的环境干扰都可能导致叠加态坍缩，从而丧失量子优势。因此，量子纠错技术成为实现大规模量子计算的核心环节，它通过将信息编码在多个物理量子比特上，使错误在不干扰运算的情况下被检测和纠正。在传统设计中，保护量子信息所需的额外量子比特和操作数量会随计算规模快速增加，这使得大规模量子计算难以实现。而近期提出的'量子硬盘'设计概念，虽然使存储信息成本仅与存储量成比例，但如何在保持效率的情况下对量子信息进行逻辑处理仍然是一个技术难题。此次新研究的核心突破在于引入'规范理论'，该理论能够让量子系统追踪全局活动，而无需让单个量子比特局部坍缩，从而保持量子信息的完整性。这一创新思路使量子计算在处理逻辑信息时更加稳定高效，同时显著降低了对物理量子比特的需求。在新方案中，逻辑处理器系统与高效量子存储相结合，通过数学结构排列信息，实现全局量子信息的高效监控与处理，从而降低误差并支持系统扩展。该方案既保持了下一代量子存储的效率优势，又增加了逻辑处理能力，为构建大规模容错量子计算机提供了灵活架构。量子纠错技术的本质并非保护单个比特，而是通过多个物理量子比特协同编码信息，实现错误检测与纠正，从而保持量子计算的优势。随着全球科研机构和企业加快量子计算硬件研发，不同的纠错策略正在竞争成为主导框架。这项研究提供了降低物理量子比特需求的可行路径，有望推动量子计算向大规模、实用化方向迈进，对化工行业的高性能计算和材料研发等领域也将产生深远影响。

技术突破

欧洲核子研究中心人造黄金技术突破

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4月10日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布突破人造黄金技术，科学家借助大型强子对撞机（LHC）实现铅原子向金原子的转变。实验中，铅离子以接近光速碰撞，每秒可生成8.9万金原子，累计产生约860亿金核。然而，生成的金原子总质量仅为百亿分之一克，且转化过程仅持续约一微秒，成本极高，无法满足商业化需求。然后，文章对比了中国钻石产业的技术突破，指出河南已成为全球最大钻石生产国，2024年占全球产量75%。其中河南柘城依托先进技术，可在几百小时内培育高品质真钻，品牌“柘·光”以高质平价优势快速崛起，2克拉高端白钻价格控制在3万元以内，远低于国际市场价格。最后，文章强调中国钻石产业的成就体现了科技推动梦想实现的潜力，而欧洲的人造黄金技术虽具突破性，但距实际应用仍有距离。

技术突破

强流重离子加速器核质量测量精度创新高

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4月8日，位于广东惠州的国家重大科技基础设施强流重离子加速器装置（HIAF）高精度环形谱仪实验终端顺利通过工艺测试。测试结果显示，该装置在核质量测量精度上取得了重大突破，其中短寿命原子核金-202的质量测量精度达到11千电子伏特，比国际最高水平提高了一倍，成为当前国际上针对该原子核最精确的测量结果。原子核质量是研究核力性质、核结构演化、宇宙重元素起源等前沿科学问题的关键物理量，在核技术领域应用广泛。高精度环形谱仪作为强流重离子加速器装置的六大实验终端之一，是开展前沿物理实验的核心设备，能够精确测量寿命仅几十微秒的原子核质量。此次实验是该装置首个终端测试实验，由中国科学院近代物理研究所科研团队利用高精度环形谱仪开展基于肖特基探针的质量测量实验。实验不仅验证了装置高流强、高品质的供束能力及稳定性与电磁环境的显著提升，还标志着装置关键性能指标已达到设计预期，核质量测量精度跃居国际领先水平。因此，这一进展为后续在核物理、核天体物理、原子物理等领域的科学研究奠定了坚实基础。接下来，研究团队将进一步挖掘装置性能潜力，为正式运行做好相关准备。强流重离子加速器装置由中国科学院近代物理研究所设计建造，历经7年建设，已于2025年10月调试出束。借助该装置提供的国际最高脉冲流强重离子束流和核质量测量谱仪，我国科学家有望在探索原子核存在极限、揭示核天体物理过程等基础研究及重离子束应用方面取得重大国际影响成果，提升我国重离子科学与技术领域的创新能力。

双碳

全球首个全景式碳排放核算系统发布

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4月10日，中国科学院上海高等研究院在上海发布了全球首个覆盖生产端、消费端及自然源的全景式碳排放核算系统——“磐石·禹衡碳核算大模型”1.0版。这一突破性成果标志着我国在全球碳排放核算领域取得重要进展，中国科学院上海高等研究院副院长魏伟出席发布活动并详细介绍系统特点。该系统旨在破解传统碳核算面临的知识壁垒高、数据处理难、周期长、分辨率低等瓶颈问题，通过生成式人工智能重构碳核算领域范式。技术架构上构建了数据、算法、算力三层支撑体系，基于生产过程的碳素流追踪、跨国贸易碳转移溯源和碳排放空间尺度的分布追溯，建立涵盖社会—空间维度的高精度碳全息图谱。目前模型服务界面提供320亿参数的垂直领域大语言模型和智能数据库的对话接口与编程接口，开发了5个具有特定功能的智能体，分别实现工业体系流程数字化模拟及优化、贸易碳转移核算等功能。魏伟特别指出，该模型发现欧盟碳边境调节机制的默认排放因子系统性地高估了中国产品排放因子，同时精准核算了我国绿色产品对全球的减排贡献。以2022年为例，在新核算体系下，中国、美国、日本的温室气体排放量相较于传统的IPCC生产端核算结果分别调整了-17.7%、+15.2%和+7.2%。最后，魏伟强调石化化工行业碳排放总量大，减排任务紧迫，需要抓紧推进碳核算工作，研究团队将持续迭代模型，为我国实现“双碳”目标提供科技支撑。