71. 菠菜主要捕光复合物的晶体结构测定

中国科学院在“菠菜主要捕光复合物(LHC-II)2.72A。分辨率的晶体结构”这一国际公认的高难课题方面，取得了重要研究成果。在国际上率先用X-射线晶体学方法解析了绿色植物捕光复合物高分辨率空间结构，使我国光合作用机理与膜蛋白三维结构研究进入国际领先水平。发现了膜蛋白LHC-II在晶体中先组装形成一个二十面体形状的空心球体，再以此为基本单位在晶体中周期排列，这是迄今为止所发现的膜蛋白结晶的一种全新方式。首次报道了由六十个LHC-II单体组成一个具有典型正二十面体对称特征的空心球体，其球壳结构提供了一个包括膜蛋白、色素分子和脂分子在内的一个类似光合膜的完整结构模型。首次揭示了色素分子在复合物中的排布规律，解释了LHC-II能够高效进行光能吸收和传递的原因。首次完整地建立了该复合体内的能量传递网络，提出了基于结构的光保护分子机理模型，阐述了植物在高光强条件下通过LHC-II的调节作用对多余的光能进行耗散以实现自我保护的机理。研究成果于2004年3月在《自然》(Nature)上发表，该晶体的结构彩图被选作同期封面图案。

72. 数学机械化与世界数学难题研究

吴文俊院士开拓的数学机械化领域取得了一系列新进展。在几何自动制图方法方面，提出了几何自动作图的全局延拓法、C-树分解方法与LIMd方法，完整解决了几何图形的自动生成问题，使得用传统方法所不能解决的大型问题得以快速求解；解决了长期公开的P3P空间定位问题，并发展了求解P3P问题的高效完整算法；实现了自动推理平台的应用模块MMP/Geometer。这些研究成果在国际上引起强烈反响，使我国继续处于数学机械化领域的国际前沿。

在世界数学难题研究方面，周向宇研究员成功地解决了“扩充未来光管猜想”数学难题，该难题的解决为量子场论的进一步发展提供了数学基础。Prandtl 方程组是流体力学理论“边界层理论”的数学基础，张立群研究员等人解决了有百年历史的Prandtl系统整体解的存在性公开问题，获得了很高的国际评价。席南华研究员在Lusztig猜想研究中取得了突破性进展，对仿射A型Weyl群证明了Lusztig猜想，该猜想的解决将会在表示论中有多种应用。黄飞敏研究员解决了非线性双曲型守恒律组中一系列非常核心的问题，并获得美国SIAM杰出论文奖。姚鹏飞于1999年创新性地引进黎曼几何方法解决“非均匀材料薄膜及薄板边界控制问题”，该方法已成为国际上解决非均匀材料弹性系统边界控制问题的基本方法。

73. 多粒子纠缠态的操纵与鉴别

关于量子态隐形传输以及纠缠交换的系列工作在理论与实验两方面取得了系统的、富有开创性的重要成果，连续在PRL等顶尖刊物发表多篇论文，在国际量子信息领域引起广泛关注。

对多粒子纠缠态的操纵与鉴别问题进行了系统研究，取得了一系列重要的理论与实验突破，使我国在多粒子纠缠态的理论与实验研究方面处于国际领先水平。在理论上，首次给出了鉴别一个N体的量子系统到底是处在N体、N-1体、…、或2体纠缠的判据，解决了如何理解多粒子量子系统纠缠特性这一难点问题；提出了用Bell类型的不等式作为两个量子比特任意量子态可分离性的充分必要判据，从而给出了实验探测量子纠缠的方法；证明了GHZ定理可以从3个或更多个粒子组成的量子体系被推广到两体情形，并指出该定理可以在目前的技术条件下利用线性光学进行实验检验；对“连续变量量子纠缠态能否最大破坏贝尔不等式从而达到检验量子力学非定域性的目的”这一问题给出了肯定的回答；提出了“用连续变量量子体系进行分离变量量子态隐形传输”的理论与实验建议方案。在实验上，他们创新性提出并实现了基于线性光学的量子纠缠浓缩方案，解决了量子纠缠态浓缩技术难题；首次实现了基于纠缠交换的量子中继器，原理性地证明了基于上述技术可以在遥远的两地建立最大纠缠，从而为未来实现远距离量子通信奠定了基础；首次成功地制备了高亮度高质量的四光子GHZ态纠缠源，利用该纠缠源在世界上第一次完整验证了四光子GHZ态对定域实在论的违背，首次证明了该方法产生的态是真正的四光子GHZ态；首次成功地实现了五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传输。这些成果相继发表在Phys. Rev. Lett.，《自然》(Nature)等重要国际刊物上，被国际同行认为是“远距离量子通信实验领域一个重要的进展”，对量子远程通讯、量子计算机实现等方面具有重要意义。

74. 光纤量子保密通信理论与实验研究

在国际上首创概率量子克隆原理，为有效提取量子信息提供了新的途径，证明了只有线性无关的态集才能被概率克隆，并推导出最大克隆效率的公式。此外还采用线性光学方法在实验上研制成功普适量子克隆机，在国际上首创量子避错编码原理，并已被美国学者在实验上所证实。与英国学者独立地发现不会消相干的“相干保持态”，进一步提出了避错编码的方案；提出了一种易于克服光腔消相干影响的量子处理器，可以在量子信息技术上发挥重要作用，法国学者在实验上已证实其原理的正确性；提出了一种基于量子纠缠的信道编码的量子密钥分配新方案；发现奇、偶相干态的奇异非经典特性；首次在实验上证实纠缠可以有效地降低通信复杂度，提出非破坏性量子质询新方案，成功效率达100%。在光纤量子保密通信的实验研究方面取得重要进展，实现了普通光纤量子密钥远距离传输50公里，建立了基于量子密码的保密通信系统，在6.4公里的普通光纤中可实时地传送加密的动态图像，经由望远镜系统，成功地实现12米自由空间量子密钥的传送。

75.金属纳米材料科学的基础与技术研究

金属研究所近几年将研究工作重点集中在金属纳米材料的基本科学问题及应用技术上，取得了一些原创性创新成果。发现了纳米金属铜室温超塑延展性，此发现不但推动了纳米材料的形变机制及结构性能关系研究，而且为发展材料加工技术开辟了新的领域；研制出超高强度高导电性纳米挛晶纯铜，获得了具有超高强度和高导电性的纯铜样品，其拉伸强度高达1068Mpa，室温电导率与无氧高导(OFHC)铜相当，这种超高强度和高导电性的同时获得是过去在任何材料中均无法实现的；提出了通过金属材料表面机械研磨处理实现表面纳米化的新概念，并发展了金属材料表面纳米化技术，为钢铁材料表面渗氮化学处理提供了新方法，在大幅度地降低渗氮温度的同时也大大降低了渗氮处理的能耗；首次在实验上实现了二维金属薄膜的稳定过热，从根本上描述了晶体过热机制及其融化过程，提供了过热晶体熔化的完整图像，深化了对晶格热稳定性的认识。在国际顶尖学术刊物上发表论文12篇，其中3篇发表在《科学》(Science)上，申请各类专利12项。