科學家們近期發展出一種全新的半導體量子點製造方式，這些量子點能夠更快且更可靠地發射單光子，可能對量子通信和光子量子計算等技術的進步具有重要意義。這項研究專注於改進量子點，這些微小的半導體結構能夠在激光激發下限制電子和空穴，並在精確的波長下發光。這些量子點被認為是依賴單光子或糾纏光子對的量子技術的重要組件。

現有的製造方法往往會產生有重大缺陷的量子點。傳統的生長技術通常會產生高密度且結構不規則的量子點，這使得孤立單光子發射器變得困難。此外，這些方法還可能引入電子噪聲和更長的發射時間，降低性能。新的研究提出了一種替代的製造策略，使研究人員能夠創建更對稱的量子點，具有較低的密度和更快的光子發射速度。

這項研究由巴西坎皮納斯州立大學的Gleb Wataghin物理研究所的Saimon Filipe Covre da Silva領導的國際合作進行。研究表明，使用鋁鎵砷（AlGaAs）中生長的鋟鎵砷（InGaAs）量子點可以實現低表面密度、快速光子發射和高結構對稱性，這些都是需求單光子和糾纏光子源的關鍵特徵。

在許多量子光學實驗中，依賴於使用Stranski-Krastanov方法生長的鋟鎵砷量子點。雖然這種方法有效，但它通常會產生高表面密度、結構變異性和約一納秒的輻射壽命。此外，它還會留下薄的濕潤層，這可能會引入不必要的電子效應。為了解決這些問題，研究人員使用了一種稱為局部液滴蝕刻的技術。在這一過程中，小金屬液滴在晶體生長過程中形成，從而在表面上創造出納米空腔。

研究團隊用極薄的鋟鎵砷層填充這些納米空腔，厚度約為一納米。這種設計減少了結構應變並改善了光學性能，顯示出通過在鋁鎵砷中填充約一納米厚的鋟鎵砷層，可以獲得幾乎不受機械變形影響且具有卓越光學性能的量子點。測量顯示，量子點的表面密度極低，約為每平方微米0.2至0.3個量子點，使得研究人員能夠更輕鬆地孤立個別發射器。

新結構還產生了更快的光子發射，輻射壽命約為300皮秒，這是傳統方法生長的類似量子點的三倍短。另一個關鍵改進是發射光的波長。通過調整鋟的濃度，研究人員能夠在低溫下將發射波長調整在780至約900納米之間。這一範圍對於集成光子學特別重要，因為隨著波長增加，AlGaAs結構中的光學損失會減少。這種光譜範圍也與已經為傳統InGaAs量子點開發的光學技術相容。

研究人員還檢查了細結構劈裂，這是一個決定量子點是否能夠生成極化糾纏光子對的參數。測得的值與類似系統中的最佳結果相當，顯示出在量子加密和量子網絡等應用中的強大潛力。這些新型量子點低密度、高對稱性、快速發射和擴展波長的組合，使其在集成量子光子學中具有特別的前景。這項研究已發表於《Nano Letters》期刊。

NASA 最近收到了一個微型太空船的首批圖像，該太空船旨在研究宿主星系中距離遙遠的行星。這一任務名為星球活動研究立方衛星（Star-Planet Activity Research CubeSat，簡稱 SPARCS），將追蹤恆星活動如何影響周圍世界的可居住性。首批圖像確認了太空船的儀器在太空中正常運作，科學家們現在可以開始研究來自銀河中一些最常見恆星的紫外線輻射。

SPARCS 在 1 月 11 日發佈，並於 2 月 6 日傳輸了首批圖像，這是在工程師完成早期檢查後進行的。數據隨後被處理，標誌著一個關鍵的里程碑，稱為「第一次光」。這一事件確認了望遠鏡和探測器在軌道上的正常運作。第一次光表明太空船的儀器在太空中運行正常，對於 SPARCS 而言，此測試至關重要，因為任務依賴於精確的紫外線測量。

這艘太空船大約與一個大型穀物盒的大小相當，儘管尺寸小，但它將研究一組重要的恆星。這些低質量恆星的質量約佔太陽的 30% 至 70%，它們是銀河系中最常見的恆星之一，並且擁有許多岩石行星。

SPARCS 將在為期一年的任務中研究約 20 顆低質量恆星。太空船將每個目標觀測五至 45 天。科學家希望了解這些恆星的閃焰頻率及其爆發強度。恆星閃焰釋放的輻射可能會影響附近行星的大氣。

SPARCS 在 2 月 6 日捕捉到近紫外線和遠紫外線下的恆星，顯示出溫度差異，兩個波段可見的恆星是最熱的。雖然這些恆星看起來比太陽更冷、更暗，但它們的閃焰頻率卻高得多。了解宿主恆星有助於科學家判斷周圍行星是否能夠保持可居住性。

SPARCS 還測試了由 NASA 南加州噴氣推進實驗室開發的先進紫外線探測器技術。該任務使用了一種名為 SPARCam 的相機，工程師在敏感的紫外線探測器上直接安裝了專用濾光片。SPARCS 相機的首席開發者 Shouleh Nikzad 表示，「我對即將學習外行星宿主恆星及其活動對行星潛在可居住性的影響感到非常興奮。我們使用了基於矽的探測器——這與智能手機相機中的技術相同——並創建了一個高敏感度的紫外線成像儀。」

Nikzad 還提到，「然後我們將濾光片集成到探測器中以拒絕不必要的光線。這是小型科學大突破的重要進步，SPARCS 的任務展示了它們在太空中的長期性能。」SPARCS 任務結合了專注的科學、尖端的探測器和智能的機載處理，以深化對銀河中大多數行星宿主恆星的理解。

SPARCS 的科學家 David Ardila 表示，「通過以我們從未有過的方式觀察這些恆星，我們不僅僅是在研究閃焰，這些觀測將幫助科學家們解讀遙遠行星的可居住性。」

中國的研究團隊近日開發出一款可穿戴機器人，該機器人於人類身後增加了兩條機械腿，幫助攜帶重物的同時減少行走所需的能量。這個系統有效地創造出一種人機混合體，像四足半人馬一樣移動。這款可穿戴平台由深圳南方科技大學的團隊研發，能與人類用戶同步行走，並支撐部分通常由背包攜帶的負重。

這款機器腿會與穿戴者一起移動，共同分擔重量並協助前進。與傳統的外骨骼不同，該系統作為一對獨立的機械肢體運作，通過一個彈性的介面與用戶的背部相連。這樣的設計讓機器人能夠接管大部分負重任務，同時人類仍需負責平衡和導航。測試顯示，這款機器人能顯著減少身體負擔。參與者在攜帶約 20 公斤（44.09 磅）負重時，代謝能量使用量減少了約 35%，而足部壓力則減少了約 52%，相比於不使用輔助的行走方式。

這款設計與大多數可穿戴機器人採取了不同的方式。傳統的外骨骼平行於使用者的腿部，主要協助關節運動。半人馬風格的機器人則形成了一種混合步態系統，機械腿提供推進力和重量支持。研究團隊引入了一種具有非線性剛度的彈性耦合裝置，連接人類和機器人。在較輕的負載下，這個連接保持穩固，幫助維持協調；當負載增加時，系統則變得更為柔性，讓機器人能吸收力量，承擔更多的負擔。

這種責任的分離使人類和機器人能更有效地協同工作。人類專注於駕駛和保持平衡，而機器人則執行大部分運輸重物所需的機械工作。團隊還開發了運動規劃和控制策略，使機器腿能與使用者的行走速度和方向協調。機器人使用模型預測控制和軌跡規劃，以保持在不同行走條件下的穩定運動。

在試驗中，該系統在攜帶重物時表現出穩定的運動。研究人員發現，這些機器腿可以在保持自然行走模式的同時，支撐超過一半的負重。該平台還有助於在負重行走時提高穩定性，步幅變化減少，行走模式與正常行走保持相似。研究人員相信，這類可穿戴機器人能夠幫助那些經常攜帶重型設備的工人，潛在應用包括軍事物流、災難救援行動以及工業運輸任務，特別是在工人必須在不平坦地形上移動重物時。

通過結合垂直負載重分配與水平牽引輔助，該系統同時提供重量支持和前進推進力，讓使用者在攜帶大型負載時能以較低的疲勞度行走更長距離。描述這款可穿戴半人馬機器人的研究已發表在《國際機器人研究期刊》上。

德國航空中心（DLR）的工程師最近進行了一系列極端低溫評估，以探討液氫是否可以為未來的飛機引擎提供動力。這項新型氫燃料供應系統在研究機構的未來推進測試設施進行測試，該設施於2025年10月完成。測試在極端低溫條件下進行，溫度低至 -423 華氏度（-253 攝氏度），這是氫氣變為液體的臨界點。這些受控實驗專注於如何將燃料安全地從機上儲罐運輸到飛機渦輪機，這是氫動力航空面臨的最具技術挑戰之一。

項目負責人 Christian Fleing 強調，這些測試旨在收集數據並確認該概念的可行性。他補充道，這是漫長旅程的第一步，但第一步往往是最重要的。未來的飛機燃料液氫（LH2）被視為航空業的前景能源載體，因為其燃燒時不會產生二氧化碳（CO2）。在2024年，DLR 成功證明飛機引擎燃燒室可以安全地以 100% 氣態氫運行。然而，從燃料箱到燃燒室的氫儲存和輸送仍然是一項挑戰，這被稱為分配和調節系統，所需的組件技術依然存在問題。

與傳統噴氣燃料相比，氫需要更多的空間和高壓儲存，且必須在 -423 華氏度以下儲存，因為氣態氫僅在此極低溫下變為液態。根據團隊的說法，這一溫度必須在整個儲罐和燃料分配系統中保持穩定，直到到達引擎。這一要求必須在所有飛行條件下維持，從巡航高度的 -22 華氏度（-30 攝氏度）到地面的 104 華氏度（40 攝氏度）。

為了實現氫動力航空，DLR 的工程師們轉向了顛覆性研究。他們開發並測試了可以安全運行於 -423 華氏度的儲罐、泵、分配網絡以及熱交換器。為了這項計劃，DLR 與意大利原始設備製造商（OEM）Vanzetti 進行了合作。這家位於庫內奧的公司在設計海事應用的低溫泵方面擁有豐富經驗。Messer 集團也提供了低溫技術的專業知識。Fleing 透露，航空業並沒有類似的技術，但航運業卻有。

這些測試於2026年2月在 DLR 的科隆設施進行，達到了技術就緒水平 4（TRL 4）。這意味著關鍵組件或原型在實驗室環境中得到了驗證。Fleing 表示，我們的測試旨在收集數據並展示該概念的可行性。研究人員將利用收集到的數據進行計算機模擬，探索該系統如何適應實際的飛機操作。根據 DLR 推進技術研究所所長 Florian Herbst 的說法，這些持續進行的實驗代表了一種在現代航空工程中越來越少見的工作類型。他指出，與其優化現有技術，我們更是在研究全新技術的設計和配置。

美國能源部（DOE）正式批准了 MARVEL 微型反應堆的重要安全藍圖，這為該項目在愛達荷國家實驗室（INL）展開首輪核物理實驗鋪平了道路。初步文件安全分析（PDSA）的批准標誌著設計向示範的重大轉變。該文件作為 MARVEL 首次干燥臨界測試的安全基礎，這是一項近零功率的實驗，旨在驗證反應堆的物理行為，為其轉入全功率運行做好準備。INL 在新聞稿中表示：「PDSA 確認該反應堆在此配置下能夠安全運行，並為最終安全文件的編制及反應堆的全組裝鋪平了道路。」

MARVEL 是一個鈉鉀冷卻的反應堆，設計用來產生 85–100 千瓦的熱能和約 20 千瓦的電力。雖然規模較小，但其監管影響預計將是巨大的。MARVEL 微型反應堆的負責人 Abdalla Abou-Jaoude 進一步表示：「這不僅僅是監管要求，這是一個未來先進核能的藍圖。我們獲得安全文件的批准，現在可以與開發者分享這一模板，幫助他們從我們的過程中學習，並簡化他們的時間表。」

這項目採用的風險信息方法論，已開始影響其他高調的 DOE 授權項目，包括佩爾（Pele）、熔融氯化物反應堆實驗（Molten Chloride Reactor Experiment）和 VALKRE。

隨著安全批准的獲得，反應堆的控制系統也達成了一項重要的工程里程碑。INL 研究人員成功測試了一種反應性控制系統（RCS），這一系統摒棄了笨重的垂直控制棒，轉而使用高精度的旋轉鼓。傳統核電廠通常通過將控制棒插入或拔出反應堆核心來調節功率，而 MARVEL 則利用四個位於核心周邊的鼓。鼓的反射面將中子反彈回核心以增加功率，而吸收面則吸收中子以減慢或停止反應。INL 機電組的研究人員安東尼·克勞福德（Anthony Crawford）解釋說：「控制鼓和控制棒具有相同的基本功能——一個是平移，另一個是旋轉。」這種旋轉設計使操作員能夠以極高的精度微調反應堆的輸出，這是微型反應堆小型化特性的必要條件。

即將進行的干燥臨界實驗將在 INL 的瞬態反應堆測試設施進行。這種分階段的方法使研究人員能夠在進入最終組裝和加料之前，提前識別潛在問題。美國能源部核能辦公室微型反應堆計劃的全國技術主任約翰·傑克遜（John Jackson）表示：「我們為能在推動微型反應堆商業化方面發揮領導作用而感到自豪。」隨著安全文件的獲得和控制系統的測試，團隊目前正在最終確定全反應堆組裝的要求，使便攜式、無碳核能的前景更近一步。下一階段將包括與 DOE-Idaho 和項目利益相關者的交流，以最終確定全反應堆組裝和加料的安全基礎。

在阿岡國家實驗室，研究人員正在用強大的超級計算能力取代傳統的近似方法，證明掌握混沌數學是實現更安全的無碳未來的關鍵。研究團隊透過高性能計算來模擬湍流，這是流體和氣體的混亂運動，影響反應堆內的熱傳遞和氣體混合。該團隊使用開源的計算流體力學（CFD）代碼，雖然 Nek5000 是基於 CPU，但更新的 NekRS 專為 GPU 優化，能進行更快速和更複雜的模擬。這些工具特別針對預測關鍵問題進行了調整，例如氫氣在圍護結構中的行為，這在福島事故後成為主要的安全關注點。

阿岡團隊在國際 PANDA 實驗中證明了其模型的準確性，在未獲得實驗數據的情況下成功預測了流動結果。湍流無處不在，它存在於早晨咖啡的漩渦中，也存在於飛機機翼的擺動中。然而，在核圍護建築內，這關乎國家安全。在罕見的事故中，如 2011 年的福島災難，氫氣與空氣的混合方式可以決定整個設施的完整性，影響熱的傳遞及氣體在反應堆內的混合。

但舊有的計算模型往往難以提供複雜情況所需的精確度，這些模型會將混沌平滑化，可能會錯過那些小而劇烈的渦流，這些渦流會改變熱的移動方式。為了解決這個問題，阿岡團隊使用了兩個強大的工具：Nek5000 和其快速的年輕兄弟 NekRS。如何信任數位模擬結果來應對現實世界的災難？研究團隊參加了一個國際盲基準測試，名為 PANDA。在只給定一個罐子的形狀及其起始條件的情況下，他們必須在看到實際實驗結果之前，準確預測氣體的流動方式，而團隊成功了。

這項研究不僅幫助預測罕見事故情況，如氫氣混合，還加速了下一代反應堆設計的批准，減少了昂貴實驗的需求。這一成功引起了美國核能監管委員會（NRC）的注意，特別是針對傳統工具經常失效的複雜圍護幾何形狀。通過這次合作，NRC 工作人員與阿岡研究人員直接合作，掌握這些模擬技術，以驗證複雜的流體動力數據。

“監管機構需要可以信任的工具，特別是針對難以測試的罕見情況，”阿岡的計算科學家 Aleksandr Obabko 說。這可以確保他們擁有最準確的工具來評估核安全和罕見事故情況。此任務現在已轉移至 Aurora，這是有史以來最強大的超級計算機之一。通過將模擬從 CPU 轉移到高速 GPU，團隊正在將數周的計算縮短為數天。

除了提升安全性外，阿岡的模擬還提供了顯著的經濟優勢，通過用數位雙胞胎取代昂貴的物理實驗，從而加速新反應堆設計的監管批准過程。作為美國能源部核能先進建模和模擬（NEAMS）計劃的一部分，該團隊現在正尋求整合 AI 和機器學習，進一步提升預測能力和速度。這種方法旨在現代化整個核能產業，使監管機構和商業夥伴能夠自信地採用下一代清潔能源技術。