中国科技创新十大成就

1，中国首次火星探测任务圆满成功。

6月11日，国家航天局在京举行田文一号登陆火星首批科学图像揭幕仪式，公布了祝融火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印记”和“巡视照片”。首批科学图像的发布标志着中国首次火星探测任务取得圆满成功。

据悉，我国首次火星探测任务于2013年进行了充分论证，项目于2016年获得批准。2020年7月23日，田文一号探测器在海南文昌成功发射。经过火种转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆、科学探测等阶段，工程任务按计划顺利进行。

2.中国空间站开启人长期驻留时代。

6月17日和10月16日，神舟十二号和神舟十三号载人飞船成功发射，成功将航天员送入太空。神舟十二号与天河核心舱对接形成组合体。三名宇航员在核心舱呆了三个月，进行了一系列空间科学实验和技术实验。在轨验证空间站建设和运行中的航天员长期驻留、再生与生命保障、空间物资供应、舱外活动、舱外作业、在轨维护等关键技术。

神舟十三号入轨后，完成与天河核心舱和天舟二号、天舟三号组合体的自主快速交会对接，3名航天员开始在轨驻留6个月，期间将开展机械手操作、舱外活动、模块换位、空间科学实验和技术试验等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生和生命保障等一系列关键技术，中国空间站长期载人驻留时代将到来。

3.中国实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。

淀粉是稀饭中的主要碳水化合物，是面粉、大米、玉米等谷物的主要成分，也是重要的工业原料。主要合成方法是绿色植物通过光合作用固定二氧化碳。长期以来，研究人员一直试图改善光合作用的生命过程，希望提高二氧化碳的转化率和光能的利用效率，最终提高淀粉的生产效率。

中国科学院天津工业生物技术研究所的研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，该方法以电解产生的二氧化碳和氢气为原料，不依赖植物光合作用，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉的生产模式从传统的农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，取得了原创性突破。相关研究成果于9月24日在线发表在《科学》杂志上。

4.我们团队凭借打破“量子霸权”的超级计算应用，获得2021“戈登·贝尔奖”。

118年10月18日下午，在美国密苏里州圣路易斯市举行的全球超级计算大会(SC21)上，国际计算机协会(ACM)将2021“戈登·贝尔奖”授予中国超级计算应用团队。这支由之江实验室和国家超级计算无锡中心研究人员组成的联合研究团队，基于新一代神威超级计算机“SWQSIM”的应用，获得了这一荣誉。

在这项工作中，研究人员介绍了一个系统设计流程，涵盖了仿真所需的算法、并行化和系统架构。利用新一代神威超级计算机，研究团队有效模拟了一个深度为10x 10(1+40+1)的随机量子电路。与谷歌的量子计算机“悬铃木”(Platanus acerifolia)相比，Vertex需要一万年才能完成同样复杂度的模拟，而该团队的SWQSIM应用可以在304秒内获得更高保真度的百万相关样本，并在一周内获得相同数量的不相关样本，从而一举打破其宣称的“量子霸权”。

5，1400万亿电子伏特中国科学家观测到迄今为止能量最高的光子。

中科院高能物理研究所牵头的国际合作团队，依托国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线天文台(LHAASO)”，在银河系发现了12台超高能宇宙线加速器，记录到能量为1.4千万亿电子伏(PeV，petaflops =万亿亿亿次)的伽马光子，这是迄今为止人类观测到的最高能量光子。它突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，揭示了银河系中存在可以将粒子加速到1PeV以上的宇宙射线加速器，开启了“超高能伽马天文学”观测时代。相关结果于5月17日发表在《自然》杂志上。

6.嫦娥五号样品重要研究成果相继发布。

10 6月19日，中国科学院发布嫦娥五号月球科考样品最新研究成果。由中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台牵头，通过《自然》杂志3篇论文和《国家科学评论》1篇论文，报道了有关月球演化的重要科学问题的突破性进展。

在最新的研究中，研究人员利用超高空分辨率U-Pb测年技术分析了嫦娥五号月球样品玄武岩碎屑中的50多种富铀矿物(斜锆石、钙钛锆石、静海石)，确定玄武岩形成于2030 004万年，表明月球直到20亿年前仍有岩浆活动，比以往月球样品定义的时间长了约80%。

研究表明，嫦娥五号月面样品的玄武岩在初始熔融时不涉及富含钾、稀土元素和磷的克里普克物质，而克里普克物质在嫦娥五号月面样品中富集的特征是由于大量矿物在后期岩浆中结晶固化后的残留部分富集。这一结果排除了嫦娥五号着陆区岩石初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期的岩浆活动过程。据悉，本次研究采用的超高空分辨率测年和同位素分析技术处于国际领先水平，为珍贵地外样品的年代学研究提供了新的技术方法。

7.异源四倍体野生稻快速从头驯化取得新突破。

随着世界人口的快速增长，到2050年粮食产量将增长50%才能完全满足需求。同时，近年来，世界气候变化加剧，全球变暖，极端天气频发，都给粮食安全带来巨大挑战。在这种背景下，如何进一步提高作物产量成为一个亟待解决的问题。

中国科学院种子创新研究所/遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻从无到有快速驯化的新策略，旨在最终培育出新的多倍体水稻作物，从而大幅提高粮食产量，增加作物对环境变化的适应能力。这项研究为应对未来的粮食危机提出了新的可行策略，开辟了作物育种的新方向。相关研究成果发表在2月4日的《细胞》杂志上。

8.我国成功研制了-271℃超流氦大型低温制冷设备。

4月15日，中科院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦至超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收鉴定，表明我国已具备研制液氦温(零下269摄氏度)、超流氦温(零下271摄氏度)大型低温制冷设备的能力，可满足大型科学工程和航天工程的需要。

项目的成功实施，也推动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器、低温阀门的快速发展，提高了一批高技术制造企业的核心竞争力，实现了相关技术从无到有、从低端到高端的升级，初步形成了我国功能齐全、分工明确的低温产业集群。

9.首次证实了从植物到动物的功能基因转移。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队经过20年的追踪研究发现，烟粉虱这种唯一被粮农组织认定的“超级害虫”，拥有一种类似“以子矛，以攻盾”的技能:它从寄主植物中获得防御基因。这是现代生物学诞生100多年来，首次证实植物和动物之间存在功能水平的基因转移现象。

相关科研成果于3月25日在线发表在Cell上，并于4月1日作为Cell的封面文章发表。这是我国农业害虫研究领域的第一篇发表在《细胞》杂志上的论文，揭示了昆虫如何利用水平转移基因来克服寄主的防御，为探索昆虫的适应性进化规律开辟了新的视角，也为研发新一代以目标基因为导向的田间烟粉虱精准绿色防控技术提供了新思路。

10，多模量子中继，稀土离子实现的1小时光存储。

量子不可克隆性法则赋予了量子通信基于物理原理的安全性。这一规律也决定了光子传输损耗是传统放大器无法克服的，使得远距离量子通信成为量子信息科学的核心问题之一。量子中继和可移动量子存储是实现远程量子通信的两种可行方案，其要求是高性能的量子存储。在量子中继方面，现有的国际实验研究集中在发射型存储器的架构上，无法同时满足确定性发光和多模复用两个关键技术要求。

在可移动量子存储方面，目前世界上最长的光存储时间只有1分钟，无法满足可移动量子存储每小时存储时间的需求。中国科学技术大学郭光灿院士团队李传峰、周宗权研发了基于稀土离子掺杂晶体的高性能固态量子存储器，并在上述两条技术路线上取得重要进展，实现了基于吸收存储的多模量子中继，成功将光存储时间提高到1小时。相关结果分别发表在4月22日和6月2日的《自然-通讯》和《自然》杂志上。