自旋軌道耦合是量子物理學中基本的物理效應。它在多種基本物理現象和新奇量子物態中扮演了核心角色。這些現象導致產生了自旋電子學、拓撲絕緣體、拓撲超導體等當前凝聚態物理中最重要的前沿研究領域。然而，由於普遍存在難以控制的複雜因素，很多重要的新奇物理現象難以在固體材料中做精確研究。
“冷原子有環境乾淨、高度可控等重要特性。”潘建偉說，在超冷原子中實現人工自旋軌道耦合併研究新奇量子物態，已成該領域重大前沿課題之一。
劉雄軍小組提出了拉曼光晶格量子系統。它可完好地實現二維人工自旋軌道耦合，並能得到如量子反常霍爾效應和拓撲超流等深刻的基本物理效應。
在劉雄軍理論基礎上，潘建偉、陳帥和鄧友金等組成的實驗小組，在超精密激光和磁場調控技術的基礎上，成功地構造了拉曼光晶格量子系統，合成了二維的自旋軌道耦合的玻色－愛因斯坦凝聚體。這個自旋軌道耦合具有高度可調控性，將會對冷原子和凝聚態物理產生重大影響。
專家指出，此前我國在鐵基超導、外爾費米子等研究雖已走在世界前列，但它們都是由外國科學家提出理論。這次超冷原子量子模擬的重大突破則是由中國科學家提出理論並在實驗中實現的。
山東電力機器人研發緣何站在世界最前沿
經受過高溫、狂風、暴雨、冰雪等惡劣環境的考驗，在線路巡檢、缺陷檢測、應急救援上代替一線工人乾著最苦最累的活兒，直至成為電力行業的“骨幹”之後，國網山東省電力公司研發機器人的腳步並沒有止步——他們瞄准的是下一項“國際首創”。10月11日，山東舉行第四屆國際電力機器人學術會議，屆時，這些身懷絕技的電力機器人將紛紛亮相，向來自加拿大、德國、巴西、韓國等國專家們展示它們的拿手絕活。
國網山東省電力公司總經理蔣斌說：“我們用70項國家發明專利打造的包含自動化、機械、人工智能、計算機等20餘款高新尖端電力機器人，已在國家智能電網的廣闊市場中南徵北戰，服役十多年，覆蓋了發、輸、變、配、用等電力行業的‘全產業鏈’，智能，已成為中國電力機器人家族的顯著特徵。”
“智能衛士”靠甚麼獨當一面？
這個國慶長假，“大白”一天也沒有休息。
6日凌晨2時，我國首座500千伏智能變電站——浙江500千伏芝堰變電站內，這台通體白色的智能巡檢機器人忽閃著大眼睛仔細巡邏，不放過任何“蛛絲馬跡”。投運6年以來，兢兢業業的“大白”每天3次在站內巡檢，將巡檢數據及圖片實時傳輸給後台。
機器人不是“花架子”。2014年4月15日，“大白”發現500千伏嶗山變電站2號存在安全隱患並預警，及時搶修，輓回直接經濟損失近百萬元。
在我國電力系統，“大白”赫赫有名。它們因替代人工一次次出色完成變電站巡檢中的急難險重和重復性工作，被譽為堅守電網安全的“智能衛士”。據國網山東電力科信部主任李紅梅介紹，此類機器人已推廣應用388台，遍布全國29個省市區，市場佔有率達51％。
用機器人代替人是全球大勢。2000年之前，當人們還質疑機器人有何用的時候，山東電力高層便敏銳地覺察到了這一趨勢，並於1999年開始佈局。6年後，中國第一台電力巡檢機器人在山東電力問世，拉開了電力行業機器人時代的大幕。
堅強智能電網的快速發展，為電力機器人創造了“嶄露頭角”的機會，變電站智能巡檢、無人機巡線、線路清障機器人、線路除冰機器人等相繼登台亮相，3項國家863項目，先後獲國家科技進步二等獎、中國優秀工業設計獎產品設計金獎、中國外觀設計金獎等6項國家級獎項，30余項省部級獎項，代表著山東電力深耕機器人技術的高度和深度。
為甚麼他們的機器人“既高精尖，又接地氣”？
在山東德州楊莊村銀東直流輸電系統1894號塔上，一架如“蜘蛛”般的機器人附著在絕緣子串上，在科研人員的遙控下往復移動，檢測絕緣子的潛在故障。山東電力的這一小小動作，卻開啓了世界上首次利用機器人開展±660千伏絕緣子檢測作業的先河。
在國網山東電力副總工程師兼山東電科院院長、魯智公司總經理蘇建軍眼裡，這樣的世界紀錄已見多不怪。因為在山東電力誕生的機器人家族中，還有很多“特種”型號，它們專注於不同的領域，各顯神通，卻擔負著同樣的職責——提升電網智能化水平和工作效率。
2011年9月27日，中國首次“無人直升機巡線系統”在500千伏光州—大澤輸電線路進行可見光巡檢，成功檢測到了線路上預設的10余處故障點。這意味著無人旋翼直升機和固定翼直升機在平原、湖泊、高山等地形均可以出色完成飛行巡檢任務。
2008年初，一場嚴重的冰雪災害致使我國南方地區電力供應大面積受損。在國內尚未開始研究，國外也無實用化案例的前提下，山東電力毅然決定研發輸電線路除冰機器人。僅用1年時間，我國第一台架空輸電線路除冰檢測機器人就成功應用於國網山東電力超高壓公司和南方電網超高壓輸電公司柳州局的500千伏線路，除冰效果得到用戶高度肯定。
“既高精尖，又接地氣”，這幾乎是電力行業對“山東電力”機器人一致的評價。為何這麼說？蘇建軍提到一句話，“源於需求，高於需求”。
是甚麼在推動一項項“世界紀錄”的誕生？
“研發電力機器人有多難？”魯智公司變電站智能巡檢機器人項目負責人李冬松最清楚科研過程的艱辛。“早在2001年，我們就承擔了變電站智能巡檢機器人項目。2002年，變電站智能巡檢機器人被列為國家863計劃項目。剛剛起步的時候，缺資金、缺設備、缺場地……”
探路是一件很不容易的活兒，但這種未知和探索也是艱辛與快樂並存。對李冬松們來說，幸運之處在於山東電力積澱起來的高水平平台——這裡擁有國內最大的電力機器人及自動化設備研發、生產及測試基地，建成了行業內唯一的國家級工業設計中心，被國家電網公司授予“電力機器人重點實驗室”……
“山東電力歷來重視科技創新，並全力為科研人員搭建高端科研平台，使得科研人員能夠圍繞電網發展的關鍵技術需求，突出重點、協作攻關，解決了一大批生產運行和經營管理中的技術難題。”國網山東電力總工程師李榮如是說。
如果把各類人才和機器人的誕生比喻為春筍的話，那麼這些春筍是在體制機制和先進制度之“雨”的潤澤下蓬勃生長出來的。在山東電力，發展科研，打造機器人，這一邏輯會順承下去。“對於電力機器人的未來，我們懷有美好的期待。”蔣斌告訴記者。
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