新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）及華南師範大學（華師）的研究團隊，創出光子量子記憶體新紀錄，為實現量子電腦應用推進一步。 正如傳統電腦中的記憶體，量子記憶體是量子電腦中不可或缺的組件。量子電腦是建基於量子力學規律的新一代數據處理器，不但能克服傳統電腦的限制，其強大計算能力更有望拓闊基本科學的界限，譬如協助研發新藥物、破解天文學謎思，或開發更準確的預測系統與優化計劃等。有別於傳統電腦的計算單位「比特」(bits)，量子電腦以「量子比特」(qubits)進行計算，每個單位可同時並行處理0和1，原則上可較傳統電腦更快及能處理更複雜的運算。 光子量子記憶體可以儲存並讀取飛行單光子的量子態。但要製備高效能的量子記憶體，至今仍舊是一個重大的挑戰，因為這需要一個高效的光子-物質的量子接口。此外，由於單一光子的能量非常微弱，極容易被雜亂的背景光所蓋過。因此量子記憶體的效能長期被局限於百分之五十以下 - 低於可讓量子記憶體作實際應用的門檻數值。 如今，由科大物理學系及蒙民偉納米科技研究所杜勝望教授、科大博士畢業生及現任華師教授張善超、前科大博士後及現任華師教授顏輝、以及來自華師與南京大學的朱詩亮教授所帶領的研究團隊，首次突破瓶頸，將單光子量子記憶體的效能提升至85%以上、保真度超過99%。 團隊利用激光和磁場將數以億計的銣原子捕捉到一個毛髮狀的窄小空間之中，並將這些原子冷卻至接近絕對零度（約0.00001 K），從而創造了一個量子記憶體。團隊還巧妙地將單個光子與光學噪音區分開來。是次研究成果使量子電腦『大眾化』這夢想邁前一步。這種量子記憶體還可被用作量子網絡的中繼器，為新一代量子互聯網奠定基礎。

香港科技大學（科大）的研究團隊最近揭示了RNA聚合酶II如何進行剪切化學反應以校對RNA轉錄過程的機制，有助了解錯誤調節的轉錄過程可如何導致癌症和阿爾茲海默症等疾病。

香港科技大學(科大)將透過創新手法，以「量子光學」技術構建一款新型天文攝影機，以探測於數十億光年以外原本無法探測的訊號。這台攝影機有助解開天文物理及宇宙的謎團，包括透過分析黑洞附近的光訊號來源和變化以揭示當中的奧秘。 由諾貝爾物理學獎得主、科大賽馬會高等研究院趙氏廷箴懷芳教授喬治．斯穆特所領導，這座攝影機的設計及建造屬科大「宇宙物理及量子光學實驗室」(實驗室)其中一個研究項目。攝影機製成後，將會被移送到位於海拔2,750米的哈薩克Assy Turgen國家天文台，並獲配置在當地的自動化望遠鏡上進行測試。斯穆特教授邀得納扎爾巴耶夫大學、加州大學柏克萊分校以及巴黎大學的研究人員一同參與該計劃。在哈薩克的測試完成後，攝影機將會運送至西班牙加那利群島:一個擁有更清澈夜空的地方，進行主要的研究工作。 斯穆特教授表示，希望實驗室的項目能有助提升香港在天文物理及宇宙學研究方面的實力，他謂﹕「量子光學跟影像學及光譜學有本質上的分別，有潛力為我們提供另一個了解宇宙資訊的渠道。這款攝影機會為天文物理及宇宙學，以至物料研究及量子通訊方面帶來重要影響。同時，我期望這項目會為香港帶來機會，匯聚國際天文物理及宇宙學領袖，共同推進量子天文學邁向新紀元。」 雖然傳統天文望遠鏡可讓我們觀測天文現象，但不能呈現光子(即光的最小單位)的微細活動及內在屬性。而這些光子的資訊，對天文現象的理解及闡釋非常重要。因此科學家近日開始將原先只在粒子物理學才會用到、一種被稱為「矽基光電倍增器」的量子光學技術，應用到天文學範疇上。 透過這種技術，科大將製作出大中華區首部量子光學天文攝影機，用以探測和分析光子的微弱訊號，以及包括其抵達方向、時間、波長與極化等特性。攝影機能夠呈現的空間度與時間資訊量，不但可以讓我們及時監測到很多早於多年前已經出現、但一直成因未明的天文現象，如「快速電波爆發」、白矮星表層的對流活動或毫秒脈衝星等，更有機會助我們探究宇宙於不同時期的環境與狀態。

香港科技大學(科大)一批海洋科學家近日發現逾7,000個全新海洋微生物物種，當中包括一種首次於海洋中被發現、擁有最新基因編輯系統CRISPR的天然藥用產物酸桿菌門（Acidobacteria），不但刷新了人類對海洋微生物多樣性的認知，更為研發新型藥物帶來希望。 研究團隊由科大海洋科學系署理主任兼捷成David von Hansemann理學講座教授錢培元帶領。透過原位培養生物膜的研究方式，科大與沙特阿卜杜拉國王科技大學、美國喬治亞大學和澳洲昆士蘭大學的研究人員合作，於全球各地包括太平洋、大西洋、印度洋等水域取樣，歷時八年，最終發現了超過7,000多個全新海洋微生物物種以及10個新微生物門類，打破科學界目前認為只有80門共35,000[1]多個海洋微生物物種的論斷，大大提升人類對海洋微生物的認知。 其中今次研究所發現的新型海洋酸桿菌門，過往只曾在陸地土壤中被發現。酸桿菌門因擁有大量化合物合成基因簇，可用作對抗腫瘤及製造新型抗生素藥物，一直備受關注。今次於海洋中發現的酸桿菌門，不但擁有跟其陸地類別的相同性能，更具備當下熱門的CRISPR基因編輯系統，是海洋微生物中首例。研究結果已於國際權威科學期刊《自然—通訊》中發表。 錢教授表示：「今次大量新海洋微生物物種的發現，不僅提升了人類對海洋微生物多樣化的認知；更重要的是，這些新發現物種各具功能，為進一步了解生命、以至幫助人類對抗疾病提供新的線索。」

由香港科技大學(科大)、中國科學院(中科院)及暨南大學組成的研究團隊，最近發現一個可延緩受損神經退化的新機制，為治療神經損傷及神經退行性病變如柏金森症、肌萎縮性脊髓側索硬化症(俗稱漸凍人症)等帶來新希望。 軸突是神經元/神經細胞延伸出的細長突起，負責傳導訊息予肌肉及其他神經細胞。一直以來，神經元之間長度達數米的神經可如何維持其完整性，是神經科學中的重要問題之一。 一旦軸突不能維持完整，將導致軸突死亡與神經退化，這種情況非常類似如本次研究所針對的神經受損而引起的瓦勒氏變性。多年來，NMNAT相關通路是已知唯一能抑制瓦勒氏變性導致的受損神經退化的機制。 然而，是次由科大生命科學部鄭氏理學副教授劉凱教授、中科院上海有機化學研究所生物與化學交叉研究中心方燕姍教授，以及暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院李昂教授合作的研究，發現了一個全新的可延緩受損神經退化的蛋白Vps4。該研究成果已於科學雜誌《Science Advances》上發表。 團隊通過對果蠅的基因篩查及其後在老鼠上的驗證，發現上調Vps4的表達量，於離體細胞實驗或老鼠在體實驗都能有效延緩受損神經退化，在體實驗可達3天。這一發現對理解軸突完整性的調節及神經退化分子機制方面是一個重大突破。 此外，與NMNAT機制不同的是，Vps4還具有調節自噬功能— 即一個清除受損蛋白質和細胞器以對抗損傷及衰老對神經退化所構成的負面影響的機制。因此缺失Vps4將引發自噬功能障礙，並導致日後的軸突退化。 劉教授表示：「抑制損傷後軸突內Vps4快速降解是未來研究的一個重要方向，我們期望能探索到更強的神經保護效能。此外，我們認為，將Vps4和NMNAT兩個獨立機制聯合起來使用，或能為治療神經退化提供一個新策略。」 劉教授是神經軸突再生方面的專家。受惠於中央去年允許國家科研資金「過河」的新政，劉教授得以拓展研究領域到抑制神經退化方面，至取得是次跨院校科研合作的成果。

由香港科技大學(科大)與北京天壇醫院組成的研究團隊，近日發現一種罕見的致命腦癌「繼發性膠質母細胞瘤(sGBM)」的突變機制，了解到該癌腫瘤是如何由嚴重性較低的腫瘤演變成致命的sGBM。這項突破性的發現為對化療無效的腦癌患者帶來新希望。 於醫院管理局每年錄得的200宗惡性腦腫瘤新症當中，約四分一為「低級別神經膠質瘤（LGG）腫瘤」。這些生長於脊柱或大腦神經細胞附近的異變細胞，最終會演化成今日所知、惡性腦腫瘤中最「毒」的sGBM。雖然sGBM可經手術切除或透過口服化療藥物替莫唑胺(TMZ)治療，但絕大部分都會再出現突變，使患者病情復發，死亡率接近百分之一百。由LGG腫瘤演變成sGBM腫瘤的基因特徵和進化機制一直未明。 如今，由科大生命科學部兼化學及生物工程學系助理教授王吉光領導的研究團隊，發現MET基因中 METex14這一節，乃引致上述腫瘤進化過程的一大「罪魁禍首」。團隊以特別設計的運算模型，分析並整合188個sGBM病人的基因組數據，當中包括由中國內地及南韓病人收集得來的新樣本，發現約14％的患者樣本於MET這個基因出現了突變。 科大的合作伙伴－北京市神經外科研究所兼北京天壇醫院江濤教授及其團隊，參考這個發現後，識別出一種名為PLB-1001的藥物分子，這個分子能滲透大腦用作防禦的「血腦屏障」（即一種在中樞神經系統中負責分離血液循環和細胞外液的生理結構）而直達腦內腫瘤。PLB-1001能標靶sGBM腫瘤，並追擊腫瘤進一步的突變，成效顯著。

香港科技大學(科大)生命科學部嘉里理學教授張明傑領導的硏究團隊最近通過一種全新的生物化學重構方法，揭示突觸後緻密區(PSD)的蛋白質在處理及傳遞大腦神經訊號時的調控機制，或能為今後自閉症、精神分裂症等精神障礙的早期診斷及治療提供幫助。 突觸是促成神經細胞之間訊號傳遞的基本結構，對於神經細胞的功能至關重要。突觸的形成及對不同刺激的正確反應是大腦行使其正常功能的基礎。但目前科學界對突觸的形成及調控機制所知甚少，這是因為大腦中雖然有海量的突觸，卻很難找到兩個完全相同的突觸—意味著沒有重複出現的突觸結構可供科學硏究。 在最近發表的該項硏究中，科大的研究團隊於體外系統中(在溶液中及在雙層膜結構上)成功重構出關鍵的神經突觸元件—突觸後緻密區蛋白結構。該人工重構的元件重現了神經元突觸後緻密區的典型結構和功能特徵。在此基礎上，科大科硏人員揭示了突觸後緻密區蛋白質分子之間高度動態的相互作用。其硏究結果顯示，神經細胞中高度緻密的突觸後緻密區或能通過蛋白質分子的自發組裝而形成，並能在維持穩定結構的同時進行高度動態的分子交換。 此學術硏究文章的共同作者、張明傑教授硏究團隊的博士後硏究員曾夢龍博士表示：「突觸後緻密區對神經細胞的功能至關重要。我們的生化重構方法建立了一個全新的分子平台，為了解神經細胞以突觸為單位的區室化運作機制提供了可能的答案。」 張教授補充：「從此項生化重構硏究中所獲得的資訊，再結合基於神經細胞的實驗，將為我們了解突觸後緻密區的蛋白質在突觸形成及運作中所扮演的角色帶來重要幫助。雖然這個重構的元件較真實的神經突觸仍相對簡單，但這種生化成分清晰並便於操縱的硏究系統將為科學界提供一個有用的平台以及全新的範例，將會有力地推動對興奮性神經突觸的形成及調節機制的硏究，也將有助於闡明一系列因突觸蛋白編碼基因突變引起的腦疾病的病理機制，最終或可以幫助精神障礙的早期診斷及治療。」

由國家科技部及中國科學院共同創辦的「香山科學會議」，再度蒞臨香港。這個為期兩天的高層次學術盛會由香港科技大學（科大）主力承辦，吸引近40位來自香港、澳門及內地的傑出學者參與。香港特別行政區行政長官林鄭月娥女士與中央人民政府駐香港聯絡辦公室副主任陳冬及譚鐵牛院士，今日特別蒞臨主持會議閉幕儀式。 是次會議以「類腦計算及人工智能」為題，邀得多名中國科學院及中國工程院院士，與其它出席會議的科學家，分享相關領域的最新研究成果，當中所面臨的挑戰與未來發展方向，以及兩地與國際間的創新科技合作機遇，是為國家表態支持香港成為國際創新科技中心以來，首個在港舉辦的國家級重要科學會議。同日，主禮嘉賓亦見證由科大計算機及工程系講座教授楊強牽頭的香港人工智能與機器人學會(學會)，正式成立。 林鄭月娥女士祝賀香山科學會議取得圓滿成功。她表示，香山科學會議是我國科學發展的重要科學平台，而中央政府支持香港發展成為國際創科中心。香港擁有多間世界級大學，雄厚科技實力，健全法治、司法和知識產權保護制度，高度國際化營商環境，能夠吸引國際一流的科研機構，匯聚全球創新資源，科技發展大有可為，會繼續為國家創科發展作出貢獻。 科大副校長(研發及研究生教育)兼會議執行主席葉玉如教授，感謝香山科學會議選擇與科大合辦是次會議，並向所有蒞臨嘉賓作出致謝。她表示：「這是科大舉辦的第一次香山科學會議，作為是次會議其中的一位發起人，我感到非常榮幸。腦科學和人工智能是國家前沿科學戰略的重要部分，也是科大的重點發展領域。我相信這次會議將進一步促進不同學科的交叉與融合，推動國家類腦計算和人工智能等領域的發展。」 有份參與會議的學會創會理事長楊強教授指，創立學會的目的是利用香港科研優勢，促進產學研深度合作。學會將匯聚香港及內地人工智能領域中優秀的學者和傑出企業家，以連接政府與學界業內、學術研究與企業研發、學生人才與企業需求，以及香港與大灣區這「四個連接器」為定位，致力推進人工智能和機器人技術在香港的應用與行業發展，協助香港成為國際級科創中心。