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多光子非线性量子干涉首次实现 为新型量子态制备等应用奠定基础******

　　科技日报合肥1月16日电 (记者吴长锋)记者16日从中国科学技术大学获悉 ，该校郭光灿院士团队任希锋研究组与国外同行合作 ，基于光量子集成芯片，在国际上首次展示了四光子非线性产生过程 的干涉 。相关成果日前发表在光学权威学术期刊《光学》上。

　　量子干涉是众多量子应用 的基础 ，特别是近年来基于路径不可区分性产生的非线性干涉过程越来越引起人们 的关注 。尽管双光子非线性干涉过程已经实现了20多年 ，并且在许多新兴量子技术中得到应用 ，直到2017年 ，人们才在理论上将该现象扩展到多光子过程，但实验上由于需要极高 的相位稳定性和路径重合性，一直未获得新进展 。光量子集成芯片 ，以其极高 的相位稳定性和可重构性逐渐发展成为展示新型量子应用 、开发新型量子器件 的理想平台，也为多光子非线性干涉研究提供了实现 的可能性。

　　任希锋研究组长期致力于硅基光量子集成芯片开发及相关应用研究并取得系列重要进展。在前工作基础上 ，研究组通过进一步将多光子量子光源模块 、滤波模块和延时模块等结构片上级联 ，在国际上首次展示了四光子非线性产生过程 的相干相长、相消过程 ，其四光子干涉可见度为0.78。而双光子符合并未观测到随相位 的明显变化，这同理论预期一致。整个实验在一个尺寸仅为3.8×0.8平方毫米的硅基集成光子芯片上完成 。

　　这一成果成功地将两光子非线性干涉过程扩展到多光子过程，为新型量子态制备、远程量子计量以及新 的非局域多光子干涉效应观测等应用奠定了基础。审稿人一致认为这是一个重要的研究工作 ，并给出了高度评价 ：该芯片设计精良 ，包含多种集成光学元件 ，如纠缠光子源、干涉仪 、频率滤波器/组合器；这项工作推动了集成光子量子信息科学与技术研究领域的发展。

43年 就为了一头牛？******

　　有这么一种牛

　　它出生在内蒙古乌拉盖草原

　　现在足迹却已遍布全国

　　图源 ：农民日报 华西牛牛群

　　它让我国拥有

　　具有完全自主知识产权的

　　专门化肉牛新品种

　　打破了我国肉牛主导品种

　　核心种源严重依赖进口的局面

　　科研人员们为了它整整研究了43年

　　它究竟有什么特别之处?

　　今天，让我们一起来认识一下华西牛！

　　为什么要研究牛？

　　我国 是农业大国，牛 是农业生产中的重要动力来源，被称为六畜之首。但随着社会生产力 的发展 ，到二十世纪80年代 ，牛逐渐退出农业生产 ，传统役用牛培育逐渐式微。与此同时 ，随着生活水平 的提升，居民对肉用牛的需求日渐增加 。

　　怎样把牛从过去 的“役用”转变为“肉用” ，推动我国养牛业由传统养殖向现代肉牛产业跨越，是摆在科学家面前的一道难题。

　　图源 ：摄图网

　　良种是肉牛业发展的关键，是肉牛产业核心竞争力 的主要体现。但由于农耕传统等多种因素 的影响，我国肉牛育种起步较晚，到20世纪80年代 ，肉牛生产水平仍旧很低 、肉牛良种覆盖面小、主导肉牛品种种源严重依赖进口 。我国肉牛生产群体中占比65% 的西门塔尔牛杂交群体 的供种长期依赖国外，核心种源的对外依存度高达70% 。

　　华西牛有多“牛”？

　　2021年底，经国家畜禽遗传资源委员会审定 ，“华西牛”获得国家畜禽新品种证书。自此 ，我国自主培育的，遗传性能稳定、生产性能良好 ，符合肉牛产业发展和市场需求的肉牛新品种诞生。

　　图源  ：农民日报 “华西牛”新品种审定证书

　　“华西牛”毛色以红色 、黄色为主，少量白色花片相间，腹部、头部、肢蹄 、尾梢均为白色。公牛体格强壮 、背部宽厚、肌肉发达；母牛体形匀称 、性情温顺。

　　图源 ：中国农科院 华西牛种公牛、种母牛

　　1. 适应性“牛”

　　华西牛繁殖性能好，适应面广，既能适应我国 的牧区 、农区以及北方农牧交错带 ，也适应南方草山草坡地区。

　　2. 肉量产出体重“牛”

　　华西牛成年公牛体重达900公斤 ，成年母牛550公斤以上，屠宰率62.39%，净肉率53.95%，平均育肥期日增重达1.36公斤 ，主要生产性能达到国际先进水平 。

　　3. 市场竞争力“牛 ”

　　据预计，到2025年 ，“华西牛”每年可提供进站采精公牛400头左右，我国肉牛自主供种率提升到70%。到2027年，每年提供优秀种公牛将达到500头以上 ，自主供种率将达到80%，实现核心种源自主可控 。

　　按照当前遗传进展推算 ，“华西牛”再经过5-10年选育提升，其生长速度、产肉性能和屠宰性能等主要肉用指标将媲美美国、澳洲等顶级肉用西门塔尔牛核心群 。“华西牛”优秀个体冻精可以对外出口，直接参与国际市场竞争。

　　43年科研长跑 ，关关难过关关过！

　　“华西牛”培育工作起始于1978年 ，2002年至2003年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牛遗传育种科技创新团队首席研究员李俊雅带领团队在云南、湖北 、新疆等地调研后，目光最终停留在内蒙古乌拉盖草原 。这里 的牧民世世代代养牛和羊 ，牛群经过改良，是肉牛育种 的理想基地 。

　　图源：澎湃新闻 乌拉盖草原

　　1. 遗传进展慢 ？用基因组选择技术！

　　育种之初，李俊雅 的团队就遇上了巨大难题 。由于肉牛世代间隔长 ，繁殖效率低 ，且生产模式复杂 ，育种数据收集难度大，导致肉牛育种遗传进展缓慢。

　　图源：农民日报 研究人员正在进行牛肉脂肪酸含量测定

　　为此，李俊雅团队组建了我国第一个华西牛基因组选择参考群 ，率先将基因组选择技术应用到育种工作实践中 。参考群内的全部个体既有表型数据如体高、体重等 ，又有基因型数据，通过参考群体可以评估后代个体 的种用价值好坏 ，然后根据评估结果实现早期选种留种 。

　　2. 基因芯片昂贵？多方支持！

　　基因芯片又称DNA芯片或生物芯片，能够对个体基因型进行测定 。利用芯片分型的基因组信息，对个体进行准确的育种值估计 ，实现早期选种 ， 是全基因组育种技术所依赖 的重要工具。

　　“最令我难受的是2012年前后 ，我们的课题一分钱也没有，甚至到了要借钱干活的境地 。”李俊雅说。在选育提高阶段 ，基因组选择技术所需的基因芯片需要从国外进口，而当时 的进口芯片一头牛 的测定费用就高达3000多元。李俊雅寻求企业 、社会力量的多方支持 。就这样 ，团队继续一边干活，一边努力争取更多 的资金支持。

　　图源：农民日报 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牛遗传育种科技创新团队主要成员

　　3. 课题结束意味着保种灭亡 ？打破“魔咒”！

　　育种界里有一句老话，“课题结束之时就是保种灭亡 的开始 。”肉牛新品种通过审定并不意味着育种 的结束 ，能不能推广下去 ，能不能保持品质， 是更需要解决的问题。

　　李俊雅及其团队把解决方案定为联合育种 。最初 ，团队与15个养殖户建立了合作 。2018年 ，成立了有22户成员 的乌拉盖管理区博昊良种肉牛繁育专业合作社 。到2022年，全国“华西牛”核心场户达41家 ，联合育种企业总数达60余家，形成了“全国一盘棋”华西牛联合育种模式 ，先进育种经验逐渐推广至全国 。

　　图源 ：腾讯网 255头华西牛从乌拉盖管理区顺利启程，远赴山西

　　资料来源 ：农民日报 、澎湃新闻 、科技日报

　　整理 ：董小娴

　　（文图 ：赵筱尘 巫邓炎）