【進(jìn)展】新研究提出用光為量子自旋“護(hù)航”；中國(guó)科學(xué)院微電子研究所在EUV光刻收集鏡紅外輻射抑制方面取得新進(jìn)展；中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心鄢勇團(tuán)隊(duì)在基于離子型神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)筑智能味覺(jué)系統(tǒng)方面取得進(jìn)展

1.新研究提出用光為量子自旋“護(hù)航”

2.中國(guó)科學(xué)院微電子研究所在EUV光刻收集鏡紅外輻射抑制方面取得新進(jìn)展

3.中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心鄢勇團(tuán)隊(duì)在基于離子型神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)筑智能味覺(jué)系統(tǒng)方面取得進(jìn)展

1.新研究提出用光為量子自旋“護(hù)航”

以色列和美國(guó)的研究人員日前在美國(guó)《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表論文說(shuō)，他們合作發(fā)現(xiàn)了一種利用激光束保護(hù)原子“自旋”不受干擾的全新方法，為提升量子傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的穩(wěn)定性和實(shí)用性打開新路徑。

在量子技術(shù)中，原子內(nèi)部的磁性取向（即“自旋”）是存儲(chǔ)和感知信息的核心。然而，當(dāng)原子相互碰撞或撞擊容器壁時(shí)，自旋容易失去同步，即所謂“自旋弛豫”現(xiàn)象，導(dǎo)致信息丟失。長(zhǎng)期以來(lái)，這一問(wèn)題限制了量子設(shè)備的性能與穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)上，科學(xué)家往往通過(guò)在極低磁場(chǎng)環(huán)境中結(jié)合復(fù)雜笨重的磁屏蔽結(jié)構(gòu)來(lái)延緩這種信息丟失。來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)和美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，使用一束經(jīng)過(guò)精確調(diào)諧的激光照射原子氣體，可顯著降低這一信息丟失速度。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)溫?zé)岬匿C蒸氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可使原子的自旋保持同步，即使在頻繁碰撞或與容器壁接觸的條件下，仍能保持較長(zhǎng)時(shí)間的“相干態(tài)”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，原子自旋的衰減速度減少了約90%，磁靈敏度顯著增強(qiáng)。

研究人員將這項(xiàng)技術(shù)稱為“光學(xué)保護(hù)”，它通過(guò)激光細(xì)致調(diào)整原子能級(jí)，使自旋自然趨于一致，從而抵抗外部干擾帶來(lái)的去相干影響。這種方法無(wú)需傳統(tǒng)磁屏蔽，也不依賴極低溫或特殊磁場(chǎng)設(shè)置，更加簡(jiǎn)潔高效。

“就像數(shù)百個(gè)陀螺儀在一個(gè)盒子里高速旋轉(zhuǎn)并不斷碰撞，這束激光就像一名指揮家，讓它們?cè)诩ち业沫h(huán)境中依舊保持和諧旋轉(zhuǎn)。”耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)在新聞公報(bào)中介紹。

研究人員說(shuō)，這項(xiàng)研究展示了如何借助光與原子自旋間的相互作用，在更廣泛的現(xiàn)實(shí)條件下保持量子態(tài)的穩(wěn)定。這種技術(shù)可廣泛應(yīng)用于量子磁力儀、量子導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)需衛(wèi)星支持的精準(zhǔn)定位設(shè)備，乃至量子信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域。由于該技術(shù)可在“溫暖環(huán)境”下運(yùn)行，無(wú)需復(fù)雜低溫系統(tǒng)與繁瑣調(diào)試，其在醫(yī)療成像、考古探測(cè)、航天探索等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用前景廣闊。(新華網(wǎng))

2.中國(guó)科學(xué)院微電子研究所在EUV光刻收集鏡紅外輻射抑制方面取得新進(jìn)展

極紫外光刻（EUVL）技術(shù)是推進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝邁向更先進(jìn)制程的關(guān)鍵技術(shù)路徑。目前主流的LPP-EUV光源系統(tǒng)通過(guò)10.6微米波長(zhǎng)的紅外激光（IR）轟擊錫等離子體，從而產(chǎn)生極紫外輻射，并由收集鏡將這些輻射聚焦到中間焦點(diǎn)（IF）位置。然而，系統(tǒng)中殘余的紅外輻射若進(jìn)入曝光光學(xué)系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生不必要的熱負(fù)載，進(jìn)而影響光刻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曝光質(zhì)量。因此，有效抑制紅外輻射對(duì)保障光刻機(jī)性能至關(guān)重要。

目前業(yè)界通常在EUV收集鏡表面集成光譜純化濾波結(jié)構(gòu)（Spectral Purity Filters, SPFs）來(lái)過(guò)濾紅外輻射能量，但現(xiàn)有評(píng)估方法僅依靠衍射效率這一單一物理量來(lái)評(píng)估抑制效果，缺乏全面性。

![圖1 （a）集成SPFs的收集鏡示意圖，（b）中間焦點(diǎn)處孔徑光闌表面的紅外能量分布，（c）LPP-EUV系統(tǒng)光路示意圖]

近期，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所齊月靜研究員團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)提出了基于線性輻射通量密度的紅外抑制比（Infrared Suppression Ratio, IRSR）理論模型。該模型能夠?qū)κ占R紅外輻射通量進(jìn)行積分及降維映射，有效整合了光源能量分布、收集鏡幾何面形、多層膜反射特性和光柵衍射效率等多項(xiàng)關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各因素在收集鏡局部和全局IRSR貢獻(xiàn)機(jī)制及定量權(quán)重的精確分析。

![圖2 在（a）均勻分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的紅外輻射源條件下，收集鏡表面的線性輻射通量密度隨歸一化入射口徑和橢圓率的變化]

與現(xiàn)有僅依賴單一物理量的評(píng)估方法相比，該模型引入了多變量綜合分析框架，證實(shí)了全局IRSR實(shí)際上是局部IRSR的加權(quán)調(diào)和平均積分，其中權(quán)函數(shù)為收集鏡表面的線性輻射通量密度。這一研究為收集鏡和SPF的協(xié)同優(yōu)化以及IRSR的精密測(cè)量奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

![圖3 在（a）均勻分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的紅外輻射源條件下，入射與零級(jí)衍射的紅外光沿收集鏡子午方向的線性輻射通量微分]

相關(guān)研究成果以"Modeling and evaluation for the infrared suppression ratio of an EUV collector with integrated spectral purity filters"為題發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域期刊《Optics Express》上。微電子所博士生金浩為論文第一作者，齊月靜研究員擔(dān)任通訊作者。該研究獲得了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA0380000）的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.566106(中國(guó)科學(xué)院微電子研究所)

3.中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心鄢勇團(tuán)隊(duì)在基于離子型神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)筑智能味覺(jué)系統(tǒng)方面取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心鄢勇團(tuán)隊(duì)在基于離子型神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)筑智能味覺(jué)系統(tǒng)方面取得進(jìn)展。

當(dāng)前，仿生“類腦計(jì)算”是人工智能領(lǐng)域的核心研究方向之一，模擬人體感官的感存算一體化系統(tǒng)是該方向的重要研究課題之一。相比于視覺(jué)與觸覺(jué)感知，仿生味覺(jué)感存算一體化系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、健康監(jiān)測(cè)、疾病診斷以及味覺(jué)重構(gòu)等方面將發(fā)揮獨(dú)特功能。與視覺(jué)和觸覺(jué)不同，味覺(jué)感知涉及化學(xué)（生物）物質(zhì)交換，器件工作往往要求液相生理環(huán)境，具有更復(fù)雜的過(guò)程。因此，實(shí)現(xiàn)仿生味覺(jué)感存算一體極具挑戰(zhàn)。

該研究基于層疊的氧化石墨烯薄膜，開發(fā)出集傳感與計(jì)算功能于一體、可在水相中工作的新型納米離子器件。離子動(dòng)力學(xué)表征與有限元理論模擬研究顯示，氧化石墨烯片層中界面吸附-解吸附過(guò)程可顯著遲滯離子的遷移速度，從而賦予該器件離子傳感和憶阻特性。研究利用這一器件的傳感功能構(gòu)建了多種味型的化學(xué)樣本庫(kù)，并基于其神經(jīng)形態(tài)計(jì)算功能構(gòu)建了儲(chǔ)備池計(jì)算網(wǎng)絡(luò)以模擬人工味覺(jué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)酸、苦、咸、甜四種基本味型以及咖啡、可樂(lè)等復(fù)雜風(fēng)味的準(zhǔn)確識(shí)別。

在生理環(huán)境下，該成果在同一器件中實(shí)現(xiàn)了傳感與計(jì)算雙功能，為液體環(huán)境中感存算一體的智能味覺(jué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。