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華中科技大學真空物理系統（定制）采購項目競爭性磋商

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量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點，受到人們的廣泛關注。如何實現高效的高維量子隱形傳態，從而實現高效的高維量子網絡是當前量子信息領域的研究熱點之一。 為了實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴展問題，實現了32維量子糾纏態[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問題，實現了高維量子糾纏態在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始了高維量子隱形傳態的實驗研究。然而理論研究表明，在線性光學體系中，必須采用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。 為了實現高維量子隱形傳態，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現d維的量子隱形傳態，從而解決了資源消耗問題。然后實驗上利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內保持在0.98的水平，從而利用六光子系統實現了三維的量子隱形傳態。研究組對三維量子隱形傳態過程做了過程層析，保真度達到0.596，以7個標準差超過了經典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態的實現為構建高效的高維量子網絡打下堅實的基礎。

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系統、毫米波雷達成像系統和毫米波定向能武器系統,是毫米波拒止武器系統必需的大功率微波源。主動拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人體表皮的痛覺神經，使人感到劇烈灼痛達到驅散非合作人群的目的。可用于裝備部隊作戰、維和、反恐(針對恐怖活動與恐怖分子,尤其是人體炸彈)，裝備警察用于制暴、監獄控制、重要目標(軍事、政治、經濟及安全設施和人員等)保護（如軍事基地、軍事禁區、使領館、航船、機場、重要場館等的防護）及反海盜劫持活動等等，這對保障國家安全具有重要作用。 本項目在突破一系列關鍵技術的基礎上研制出了低電壓、小電流3mm波段高功率連續波回旋振蕩管，在關鍵技術研究上有一系列創造性貢獻。 研制成功了高效、高模式純度TE62模式的W波段連續波回旋管：頻率94 GHz、工作電壓29.4 kV、工作電流2.2A、輸出功率26.5 kW、效率41%。其各項參量達到和超過合同指標，器件綜合技術水平達到國內領先、國際先進水平。 目前國內100萬人以上大城市數量已達到100多個，按照目前大型城市安全需要，每個城市為其各重要部門的綜合安全防護系統總共配備10套主動拒止武器系統，每套按500萬元計算，創造的經濟價值約為50億。每套成本低，單套實驗演示系統造價小于500萬元，僅為美國每套造價的8%；其核心器件3mm高功率回旋振蕩管及相關關鍵技術、配套器件實現完全國產化。

項目成果/簡介:量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點，受到人們的廣泛關注。如何實現高效的高維量子隱形傳態，從而實現高效的高維量子網絡是當前量子信息領域的研究熱點之一。 為了實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴展問題，實現了32維量子糾纏態[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問題，實現了高維量子糾纏態在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始了高維量子隱形傳態的實驗研究。然而理論研究表明，在線性光學體系中，必須采用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。 為了實現高維量子隱形傳態，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現d維的量子隱形傳態，從而解決了資源消耗問題。然后實驗上利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內保持在0.98的水平，從而利用六光子系統實現了三維的量子隱形傳態。研究組對三維量子隱形傳態過程做了過程層析，保真度達到0.596，以7個標準差超過了經典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態的實現為構建高效的高維量子網絡打下堅實的基礎。

生產發泡聚丙烯的關鍵難點在于通用聚丙烯的熔體強度極低，在發泡過程中包裹不住氣 體，而產生熔體破裂，不能發泡或發泡倍率很低。此外，發泡聚丙烯的生產方式和品種主要分 為擠出發泡聚丙烯、珠粒發泡聚丙烯以及注塑發泡聚丙烯三種，所有這些發泡聚丙烯都需要采 用高熔體強度聚丙烯作為原料才可能得到。可當今采用齊格勒-納塔催化劑合成的通用大宗聚 丙烯樹脂都屬于線形半結晶高聚物，未融化之前是堅硬的固體，一旦融化后其熔體就幾乎沒有 強度，無法包裹氣泡形成泡沫材料。要將通用聚丙烯改成高熔體強度，可以包裹氣泡形成泡沫 材料的聚丙烯，世界上目前只有巴賽爾、北歐化工等少數公司擁有該技術。 反應擠出研究室從2000年即開始了發泡聚丙烯的研究。分別在聚丙烯分子鏈長枝化、基礎 發泡理論以及與該理論相應的發泡工藝等幾方面進行了深入的研究。本項目的研究抓住了問題 的核心，首先從聚丙烯分子鏈長枝化方面取得突破，獲得了熔體強度以及可發性超出國外最優 秀產品的長枝化聚丙烯。并且完成了從基礎理論、小試、中試到工業化技術路線確定的全過 程。 為了對發泡聚丙烯發展進行實質性的推動，我們對高熔體強度聚丙烯的下游產品擠出發泡 聚丙烯 (XPP) 、珠粒發泡聚丙烯 (EPP) 以及注塑發泡聚丙烯展開了全面的研究。著重進行了基 礎發泡理論的研究，特別在建立聚丙烯拉伸黏度與聚丙烯泡沫可發性之間的對應關系，以及如 何通過工藝技術實現發泡過程等方面進行了大量深入的研究。

國家“863”計劃課題“高透明紫外阻隔納米復合高分子貼膜材料及其工業化制備技術”專家組驗收意見認為：“課題研究創制了高透明納米功能顆粒液相分散體新技術和玻璃節能用高透明納米復合高分子貼膜制品新技術和新產品，解決了無機納米顆粒在高分子膜基體中納米級分散的難題，攻克了規模化生產關鍵工程技術，建成了100 噸/年無機納米功能顆粒液相分散體生產線和500萬m2/年的納米復合高分子貼膜示范生產線，實現了穩定批量生產。納米復合高分子貼膜制品的可見光透過率大于80%，紫外線和紅外線阻隔率分別大于99%和90%。該產品已成功用于建筑玻璃節能改造上，具有隔熱保溫作用，可使室內保持冬暖夏涼，夏季空調用電節能可達30%以上，與國內外玻璃節能同類產品相比，該新產品具有顯著的性價比優勢，市場應用推廣前景廣闊”。

最近以來，LED照明以其節能環保等優點，獲得了大規模的應用。以氮化物結構陶瓷相關材料（如AlN，Si3N4）為寄出的氧氮化物熒光粉在保持了高溫、化學和力學穩定性的基礎上，還具有較為優異的光轉換性能，贏得了越來越廣泛的關注。其中， 有潛力應用在紫外激發的白光LED上的Eu2+摻雜AlN藍色熒光粉不僅具有較高的光量子效率，而且與常用的熱淬滅嚴重的BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM)相比，具有很高的熱穩定性。但是，目前報道的Eu2+摻雜AlN藍色熒光粉的制備方法（如Dierre B, Yuan X L, Inoue K等， J. Am. Ceram Soc, 2009, 92 (6):1272-1275；Hirosaki N, Xie R J, Inoue K等，Appl. Phys. Lett. , 2007, 91(6): 061101）都是采用高純度氮化物粉體在高溫下通過固相反應合成，要求2050℃的高溫下，10個大氣壓的氮氣壓力，保溫4個小時以上獲得，粉體還要在保護環境中球磨粉碎由于高溫產生的團聚，成本及其高昂，且顆粒尺寸控制困難。探索能夠得到高純度、粒徑均勻可控、發光性能好的熒光粉且成本低的合成方法，對于這類新型材料的研究、應用都具有重要意義。 目前， AlN的合成方法主要有以下幾種: 鋁粉直接氮化法、碳熱還原法、氣相還原氮化法、裂解法、等離子體法、電弧熔煉法、自蔓延高溫合成法、微波合成法，其中前兩種方法已經應用于工業化大規模生產。比較而言，鋁粉直接氮化法為強放熱反應,反應不易控制，反應過程中放出的大量熱易使鋁形成融塊，造成反應不完全，難以制備高純度、細粒度的產品；碳熱還原法制備的氮化鋁粉末純度高、性能穩定、粉末粒度細小均勻、成形和燒結性能良好，但是因為反應物中必須加入稍過量的碳以保證反應完全，這種方法難以避免碳的殘留；而氣相還原氮化法制得的AlN純度高、粉末粒度細小均勻并且大大減少了碳的殘留。而在制備氮化鋁前驅體時溶膠-凝膠法又以成分易分布均勻、顆粒細小勝過固相混合法。我們首次利用檸檬酸做絡合劑，通過溶膠凝膠法制備Eu2O3和Al2O3均勻混合的反應前驅體，結合氣相還原氮化法的方法來合成AlN：Eu2+熒光粉，如下圖。這種制備方法成本低，且具有很強的普適性，可應用于合成其他高純氮化物應該材料。 該方法解決了生產氮化物熒光材料中需要高純氮化物作為起始粉料成本高等劣勢，利用價格低廉，原料易得的氧化物作為原料，合成出所需的氮化物熒光材料。而且此方法反應活性高，低溫下得到顆粒大小均勻，發光穩定可控的發光材料，節約后處理成本。

對于養殖廢水及垃圾滲濾液等高 C O D、高氨 氮廢水，首先運用厭氧消化去除大部分COD（80- 90%），可同時達到減少曝氣能耗與回收能源的目 的，為高效低成本處理工藝的首選。然而，對于碳 氮比過低的厭氧消化出水的后續處理，傳統硝化反 硝化技術需要額外投加大量碳源大幅提高成本，相 對而言，全程自養脫氮技術更適用。國內外已有不 少將全程自養脫氮技術用于污泥消化液等高氨氮廢 水處理的中試及生產規模的污水處理廠，然而將其 應用于養殖廢水及垃圾滲濾液的實際工程案例仍較少。這是由于自養脫氮工藝本身在應用中仍存在一些缺 陷，特別是用于成分復雜的垃圾滲濾液處理。本工藝使用填料/生物膜結合活性污泥法的復合膜系統，使 anammox菌等較脆弱的微生物依附于填料/生物膜中，表面附著好氧微生物，同時利用活性污泥的強抗干擾 能力以應對水質波動

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系統、毫米波雷達成像系統和毫米波定向能武器系統,是毫米波拒止武器系統必需的大功率微波源。主動拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人體表皮的痛覺神經，使人感到劇烈灼痛達到驅散非合作人群的目的。可用于裝備部隊作戰、維和、反恐(針對恐怖活動與恐怖分子,尤其是人體炸彈)，裝備警察用于制暴、監獄控制、重要目標(軍事、政治、經濟及安全設施和人員等)保護（如軍事基地、軍事禁區、使領館、航船、機場、重要場館等的防護）及反海盜劫持活動等等，這對保障國家安全具有重要作用。