原标题：科大资讯｜近期科研成果速览（六月上）
来源：中国科学技术大学
本期目录
1.中国科大揭示基因组异染色质化促进piRNA表达的分子机制
2.中国科大在新奇自旋相互作用研究中取得重要进展
3.中国科大成功实现500公里量级现场无中继光纤量子密钥分发创下现场光纤量子保密通信新的世界纪录
4.首次紧凑环注入磁约束等离子体实验获得成功
5.中科大超导研究团队在笼目结构超导体的高压研究中取得重要进展
6.中国科大观测到开放量子系统多步演化的记忆效应
7.中国科大在光量子芯片领域取得重要进展
中国科大揭示基因组异染色质化促进piRNA表达的分子机制
中国科学技术大学生命科学与医学部和第一附属医院冯雪竹研究员和光寿红教授课题组在《美国国家科学院院刊》发表研究成果。该研究以模式生物秀丽隐杆线虫为模型，发现了在基因组上，异染色质化修饰能够促进piRNA的转录生成，并且发现了一个全新的包含Chromo结构域的蛋白--USTC复合物结合依赖蛋白（UAD-2）参与调控异染色质化区域的基因转录。
冯雪竹和光寿红课题组通过传统遗传学手段克隆了一个参与piRNA生成的基因uad-2，并通过分子生物学、细胞生物学等多种手段揭示了UAD-2蛋白通过调控USTC复合物与piRNA的转录起始过程来参与piRNA的生成。UAD-2蛋白具有Chromo结构域，课题组通过体外实验证明了该蛋白的Chromo结构域具有结合H3K27me3的活性。同时还揭示了参与H3K27me3修饰生成的PRC2复合物和染色质重塑因子ISW-1、MRG-1蛋白等对piRNA的生成也十分重要，为进一步研究异染色质区域的piRNA转录提供了新思路。
本文的第一作者为博士研究生黄新亚和硕士研究生程鹏。冯雪竹研究员，光寿红教授，朱成明副研究员和陈向阳副研究员为本文的共同通讯作者。
详细阅读：
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75948.htm
论文链接：
https://www.pnas.org/content/118/27/e2103723118
中国科大在新奇自旋相互作用研究中取得重要进展
中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、荣星等人对一类速度相关的新奇自旋相互作用在微米尺度给出了当下最严格的实验限定，该成果发表在6月29日的物理评论快报。
红线是此次实验对新奇自旋相互作用耦合常数gAegAe作出的实验限定
2018年2月，杜江峰团队在国际上首次提出利用金刚石中氮-空位缺陷作为单自旋传感器来搜寻新奇自旋相互作用；同年8月，基于该单自旋传感器搜寻极化自旋之间的新奇相互作用，给出了微米尺度最优实验限定。
近期该团队开展了一类速度相关的新奇自旋相互作用的实验探索。他们通过石英音叉带动质量源在垂直金刚石表面的方向做简谐运动，并精心设计实验序列将所要探索的新相互作用转化成单自旋量子传感器的量子相位信息。该实验对一类速度相关的新自旋相互作用在微米尺度给出了新的实验限定，其中在200微米处的限定比以往基于铯、镱、铊原子光谱的实验结果严格4个数量级。
中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生焦曼和郭茂森为该文共同第一作者，天文系蔡一夫教授为理论合作者，杜江峰院士和荣星特任教授为该文的共同通讯作者。
详细阅读：
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75949.htm
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.010501
中国科大成功实现500公里量级现场无中继光纤量子密钥分发创下现场光纤量子保密通信新的世界纪录
中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、陈腾云与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作，利用中科院上海微系统所尤立星小组研制的超导探测器，基于“济青干线”现场光缆，突破现场远距离高性能单光子干涉技术，分别采用激光注入锁定实现了428公里双场量子密钥分发（TF-QKD），同时利用时频传递技术实现了511公里TF-QKD，是目前现场无中继光纤QKD最远的传输距离。相关研究成果分别发表于国际著名学术期刊《物理评论快报》（被选为编辑推荐文章）和《自然·光子学》上，并被APS下属网站Physics SYNOPSIS栏目和英国《新科学家》报道。
研究成果成功创造了现场光纤无中继QKD最远距离新的世界纪录，在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继QKD所限定的成码率极限，即超过了理想的探测装置（探测器效率为100%）下的无中继QKD成码极限。上述的工作在实际环境中证明了TF-QKD的可行性，并为实现长距离光纤量子网络铺平了道路。
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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75950.htm
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.250502
https://www.nature.com/articles/s41566-021-00828-5
首次紧凑环注入磁约束等离子体实验获得成功
从依托我校核科学技术学院建设的合肥综合性国家科学中心多途径磁约束核聚变研究中心传来消息：该团队自主设计建造完成国内首台紧凑环注入装备，并成功利用该装备对磁约束等离子体装置进行燃料注入，显著提升了等离子体密度。这是首次在国内磁约束聚变装置利用紧凑环概念实现芯部加料，标志着我国成为世界上第四个掌握此关键技术的国家。
在本轮实验中，由多途径磁约束核聚变研究团队研制的紧凑环注入系统(KTX-CTI)被安装至科大反场箍缩磁约束聚变实验装置(Keda Torus eXperiment, KTX)上开展等离子体注入研究，紧凑环等离子体以正入射方式注入。KTX-CTI紧凑环注入系统总长3米，由两套20千伏高压脉冲电源进行双电源驱动，电源短路最大电流达550千安；装置同时配备自主研发的高密度高带宽光纤激光干涉仪进行实时等离子体电子密度和注入速度诊断。在KTX反场箍缩等离子体放电过程中，紧凑环高速注入后多道太赫兹干涉仪观测到等离子体密度剖面显著抬升，表明注入紧凑环等离子体已经穿透强磁场实现与主等离子体的融合达到加料效果。实验目前已经实现了最高注入速度285千米每秒、等离子体最大密度1.2×1022每立方米和最大粒子数达7.1×1019，指标跻身国际前列。
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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75951.htm
中科大超导研究团队在笼目结构超导体的高压研究中
取得重要进展
我校合肥微尺度物质科学国家研究中心和物理系陈仙辉超导研究团队近日在笼目结构超导材料研究中取得重要进展。该研究团队在层状笼目结构超导体CsV3Sb5中发现了非寻常的电荷密度波（CDW）与超导的竞争关系，为理解新奇的CDW和超导态提供了关键性的实验证据。相关研究成果于6月10日在线发表在《自然·通讯》上，并被推荐为亮点文章。
CsV3Sb5超导体的压力-温度相图
陈仙辉超导研究团队对CsV3Sb5进行了压力调控研究，结合多种加压手段，确定了该材料在高压下的相图。通过高压电输运测量和磁化率测量发现Tc随压力增加表现为双穹顶状的行为，而非传统的单穹顶行为。当压力在0.7-2 GPa之间样品表现出了反常的Tc压制，同时超导明显展宽。当压力达到2 GPa后，CDW被完全压制，Tc最高可以达到8 K（是常压下的3倍），这也是目前具有笼目结构材料所报道的最高Tc。该反常的双穹顶状超导相图可能是由公度的CDW态转变为近公度CDW态导致的。在近公度CDW态会有CDW畴壁形成，从而导致了Tc的反常压制和超导展宽。因此，该研究结果表明CsV3Sb5这种笼目结构超导材料中的超导态和CDW态对压力非常敏感，展现出丰富的压力相图。该研究同时揭示了CsV3Sb5中不寻常的超导与CDW竞争，为研究其中非传统的CDW机制提供了实验线索。
合肥微尺度物质科学国家研究中心的博士生俞芳航为相关文章的第一作者，应剑俊特任研究员和陈仙辉教授为上述文章的共同通讯作者。
详细阅读：
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75952.htm
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23928-w
中国科大观测到开放量子系统多步演化的记忆效应
我校郭光灿院士团队在开放量子系统的实验研究中取得重要进展，该团队李传锋、柳必恒等人与奥地利科学院理论物理学家合作，实验观测到开放量子系统多步演化的非马尔科夫性，证明了量子记忆效应的操作依赖性。该研究成果6月9日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。
研究开放量子系统多步演化量子记忆效应的实验光路图
李传锋、柳必恒等人利用过程张量的方法，将可控探测和系统演化分开，从而可以研究多步演化。研究组利用一对纠缠光子的偏振和路径自由度，构造了两类多步演化的开放系统动力学过程，通过度量这两类演化过程在不同测量方式下的非马尔科夫性，证实了量子记忆强度的操作依赖性。
该成果开启了多步演化过程的量子非马尔科夫性的实验研究，充分展示了多步演化过程的高阶量子记忆效应特征。
文章共同第一作者为中科院量子信息重点实验室博士后郭钰和奥地利科学院的Philip Taranto，共同通讯作者为中科院量子信息重点实验室柳必恒研究员、李传锋教授和奥地利科学院的Philip Taranto。
详细阅读：
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75641.htm
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.230401
中国科大在光量子芯片领域取得重要进展
我校郭光灿院士团队在光量子芯片研究中取得重要进展。该团队任希锋研究组与中山大学董建文、浙江大学戴道锌等研究组合作，基于光子能谷霍尔效应，在能谷相关拓扑绝缘体芯片结构中实现了量子干涉，相关成果于6月11日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。
近年来拓扑结构中鲁棒性的量子态传输成为热门的研究方向，而量子干涉作为光量子信息过程的核心，尚未在拓扑保护光子晶体芯片中实现。
任希锋研究组与中山大学董建文课题组合作在硅光子晶体体系中设计并制备出了“鱼叉”形的拓扑分束器结构。他们发现六角晶格结构的光子晶体中的电场相位涡旋方向依赖于不同拓扑陈数的晶格结构以及其所处的能带位置，可以构造出两种不同结构的拓扑边界。基于能谷相关方向性传输的机理，设计并加工了拐角可达到120度的“鱼叉”形拓扑分束器，并在此结构上演示了高可见度的双光子干涉过程，干涉可见度达到95.6%。进一步通过级联两个拓扑分束器结构演示了片上路径编码量子纠缠态的产生。该成果为拓扑光子学特别是能谷光子拓扑绝缘体结构应用于更加深入的量子信息处理过程提供了一个新的思路。
中科院量子信息重点实验室任希锋教授、中山大学董建文教授为论文共同通讯作者，中科院量子信息重点实验室博士生陈阳和中山大学博士后何辛涛为论文共同第一作者，浙江大学戴道锌研究组参与工作。
详细阅读：
http://news.ustc.edu.cn/info/1048/75549.htm
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.230503
信息来源：中国科大新闻网
本期编辑：韩雪梅
