新闻及香港科大故事
2022
新闻
科大共同研究发现食盐的拓扑特性及其角落电荷
粤语中有「我食盐多过你食米」一说。虽然言者未必有意听者亦无须太认真，但这句俗语却的确带出了「食盐」在我们日常生活中的重要性。而你又可有想过，守候在餐桌角落，重要却不起眼的食盐，竟然会与前沿物理研究及抽象数学理论扯上关系呢？
香港科技大学(科大)与东京大学的研究团队近日发表共同研究，证明了食盐(氯化钠)的离子晶体结构具有拓扑学意义上的不平庸性，意即食盐立方晶体的角落实带有不寻常的分数电荷。这个研究证明即使是结构简单的离子化合物，亦可能具有新颖的拓扑材料特性。而这些先前未被发现的拓扑特性，可能会为我们对结晶体的形成与溶解的微观过程带来更佳的理解，亦可能同时为微型量子导体的研发开拓出新方向。
我们的日常生活隐藏了大大小小、形形色色的先进材料。就以智能手机为例，在铝合金外壳和强化玻璃屏幕中的小小空间，便收藏了包含金、银、铜、锡等金属以及玻璃、云母等绝缘体的电路板，还有建基于半导体技术的微处理器等等组件。人类利用了特性回异的各式材料，创造出日新月异的电子设备，但大自然却早以更精巧的手法，把相反的物理性质结合在单一材料之中。而这些新奇的材料，在学界被称为「拓扑材料」。
作为一个数学概念，拓扑学的主要目的是理解及探索抽象空间和物质在特定改变之下(例如拉扯、压迫或弯曲)，具有甚么不变的特性。举个例子，即使我们扭曲、拉扯一件毛衣，或这件毛衣缩了水，只要我们不把毛衣撕破，它还是有四个开口：颈项、双手和腰部。假如我们把毛衣替换成连帽卫衣以至运动背心，它们的开口数目同样维持在四个。从拓扑学的角度而言，这些衣物是一样的。物理学家近年发现拓扑材料的电子特性亦不合常规，譬如说，拓扑材料的内部是不导电的，但在其外围的薄薄一层原子却必然导电。它们不能被简单定义为绝缘体或导电体，而是结合两者的自然产物。拓扑材料的新奇特性让科学家着迷，当中二维材料石墨烯可以说是与生活应用最接近的一员，其他的拓扑特性一般都只能在少数不常见或难以合成的材料中实现。
新闻
科大学者发现利用损耗实现量子控制的新方法
香港科技大学（科大）的研究人员发现一个新方法，利用粒子损耗这种在量子器材中通常需要避免的过程来控制量子态，有机会能为实现前所未有的量子态开闢新的途径。操控量子系统需微妙地掌控量子态，不能有丝毫不完美的运作出现，否则量子态中的有用信息会被扰乱。其中，有份组成系统的粒子出现损耗，乃掌控量子领域中面对最普遍而重大的挑战。科学界一直透过孤立系统来避免这个问题。惟现在，科大的研究人员发现了一种能通过原子量子系统中的损耗来控制量子的方法。这项发现近日於《自然物理》杂誌上发表。负责这项研究的科大物理学Hari Harilela副教授曹圭鹏表示，研究结果显示「损耗」有潜力成为量子控制的开关。「量子力学的教科书指出，只要把系统从环境中有效分隔开来，系统便不会受粒子损失的影响。然而，不论是传统系统抑或量子系统，开放的系统总是无处不在。而正如非厄米特物理学理论所形容，这样的开放系统呈现了很多有违直觉，以及无法在厄米系统中观察到的现象。」含损耗的非厄米物理学在传统系统中早已得到充分的探讨，但直到最近，这种有违直觉的现象方在真正的量子系统中得被观察得到且加以实现。在这次研究工作中，科大的研究人员改变了系统的参数，沿著特殊点（亦即非厄米系统中的奇异点）周围建立了一个闭环路径，发现了闭合路径旋转的方向（例如顺时针或逆时针），能决定最终的量子状态。该团队的另一位负责人，科大物理学系李赞恒教授表示：「这种跟手性有关的特性﹕即围绕奇异点、由方向决定的量子态转化，可以是量子控制的一个重要组成部分。我们现正站立於控制非厄米量子系统的起始点。」
2021
新闻
科大与浸大研究团队联手破译深海帽贝群体连通性
香港科技大学（科大）与香港浸会大学（浸大）的研究人员联手首次破译一种广泛分布于西北太平洋热液区与冷泉区的深海帽贝的迁徙历史、遗传结构，以及群体连通性。这项研究增进了我们对深海生物在生境、地形，与洋流交互作用下的历史种群分化与当代基因流的认识。研究结果可为海洋生物多样性的保育及生态环境管理制度的建立提供重要科学依据。
20世纪70年代末至80年代初深海热液喷口与冷泉渗漏区的相继发现，极大地改变了人类对地球上生命进化过程的认知。与主要由光合作用驱动的陆地及浅海生态系统不同，广泛分布于地壳运动活跃区的深海热液与大陆边缘的深海冷泉生态系统主要由化能合成作用驱动，形成了宛若深海“荒漠”里的“生命绿洲”。然而，随着海洋科考的不断深入，科学家们发现这些“生命绿洲”通常相距数百公里，而一些物种在深海热液区与冷泉区均有分布。这些发现不禁引人深思：这些深海生物如何实现基因交流？不同生物群落之间是否存在遗传分化？
为了深入探讨这些科学问题，科大海洋科学系讲座教授暨系主任钱培元与浸大生物系教授邱建文率领本港团队，并连同中国海洋大学及日本国立研究开发法人海洋研究开发机构的海洋生物学家，运用群体遗传学分析与物理洋流模型，系统地研究了一种广泛分布于西北太平洋热液区与冷泉区的深海帽贝的迁徙历史、遗传结构，以及群体连通性。
通过群体遗传学分析，研究团队首次揭示该深海帽贝在西北太平洋分为四个亚群，包括一个热液亚群与三个冷泉亚群。种群历史分析推衍出这四个亚群形成的历史过程：该种深海帽贝最初分化为两个冷泉亚群; 其中，较浅水的冷泉亚群栖息于黑岛海丘冷泉区。少数该亚群的帽贝幼体伴随黑潮的历史性迁移侵入冲绳海槽，逐渐适应冲绳热液区的本地环境，并形成热液亚群；较深水的冷泉亚群分布于南海蛟龙海脊冷泉区与相模湾冷泉区，并逐步分化为两个较深水亚群。该遗传分化可能与吕宋海峡的地理阻隔及南海蛟龙冷泉区近两千年来的甲烷通量下降有关。
