量子技术发展驶入快车道，学界的研究热点在哪？2024年极端气候频现，学者做了哪些深入研究？各领域顶尖的科学家都在关注哪些领域？

1月11日，深圳东壁科技数据有限公司（以下简称东壁科技数据）发布《东壁指数全球科技论文分析报告》（以下简称《报告》），该《报告》通过对全球129本期刊中2024年发表的论文进行分析，识别出了当前的研究热点。在此基础上，报告针对综合性顶刊、生命科学、物理学、医学、化学、经济与管理科学、地区环境科学等主要学科领域，分别提取并分析了各自的研究主题，最终识别出不同领域中的十大研究热点。

量子科学炙手可热

《报告》通过对《自然》《科学》《美国科学院院报》三本综合性顶级期刊的研究热点主题的整理，发现2024年研究最热的主题为“拓扑量子态与新材料研究”。

三本期刊2024年发布的全部论文中，属于该主题的论文817篇，占所有论文的17.95%。

其中较为典型的论文为《有源超材料中的非互易拓扑孤子研究》。研究人员为构建了一种由双稳态势下非互易耦合谐振子组成的有源机械超材料以实现这一机制。这对于拓展拓扑孤子的应用潜力，理解活性超材料中的波动现象具有重要意义。

除综合性期刊外，物理学领域期刊对于量子技术的关注更甚。物理学领域的十大研究热点主题中，涉及量子技术的主题有4个，分别为光学与量子材料中的相变与磁自旋效应研究、量子色动力学与中微子散射的粒子物理研究、量子系统的拓扑态与纠缠特性研究、神经网络与量子算法在数据学习中的应用研究。

在物理学领域期刊的论文中，对于“量子系统的拓扑态与纠缠特性研究”主题研究的论文高达5443篇，占物理学所有论文数量的15.82%。

该主题以东北师范大学量子科学中心的沈宏志、衣学喜及其研究团队发表在国际知名学术期刊《物理评论A》上的文章《在非马尔可夫环境中与耦合腔弱相互作用的驱动三能级原子的特殊点工程色散读数》为代表，该研究揭示了驱动耗散耦合腔中具有非马尔可夫效应的非常规光子封锁现象。

另外，在化学领域的十大研究热点主题中，同样有“手性光学有机材料与量子发光研究”和“钙钛矿拓扑量子材料与器件研究”两个量子技术相关的热点主题。

量子技术研究成为科研热点，与该技术的快速发展密切相关。中国自2003年成立第一个量子技术研究小组，至今已超过20年。20年来，中国量子技术经历了从无到有，从实验室到实际应用的过程。2024年年初，中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上线运行，到2024年12月24日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿宣布“本源悟空”的全球访问量已超1800万人次。

2024年12月10日，美国谷歌公司的Willow量子芯片也完成了5分钟内完成当下最先进的超级计算机需要“10的25次方年”才能完成的计算。该量子芯片不仅拥有105个量子比特，而且随着量子位数量的增加，错误率不但会下降，还可以实时纠正错误，大大加速了量子计算商业化落地的进程。

2024年6月7日，联合国已宣布 2025年为“国际量子科学与技术年”，提高公众对量子科学和应用重要性的认识。

极端气候引学者关注

2024年，极端环境的频发引发了更多学者的关注，该领域的研究持续火热。2024年11月，世界气象组织在《联合国气候变化框架公约》第二十九次缔约方大会（COP29）期间发布报告提到，2024年有可能成为有记录以来最热的一年。暴雨、洪涝、干旱、高温等极端气候在全球多个国家频发，给人类造成巨大生命和财产损失。

另据中国气象局发布的《中国气候变化蓝皮书（2024）》，极端高温事件还会向着次数更频繁、强度更强、持续时间延长的方向恶化，引发了学者的担忧。

在《报告》关于地球环境科学领域的十大研究热点主题中，也出现了三个关于极端气候的主题，分别为“基于数据与机器学习的全球气候变化与碳排放模型”“热带太平洋与大西洋海洋变率及其对气候的影响”和“厄尔尼诺-南方涛动与赤道太平洋海温事件”。

其中，“基于数据与机器学习的全球气候变化与碳排放模型”更结合了当下备受关注的人工智能技术与碳排放的概念，利用新的技术去帮助科学家实现气候的模拟和监测。

2024年7月，Google Research研究团队及其合作者发表在《自然》上的研究，展示了一个可预测天气和气候变化的人工智能（AI）模型NeuralGCM。

该模型是世界上第一个基于机器学习的大气环流模型，与现有工具相比，预测速度更快，能耗更低，且可以比传统模型节省数量级的计算量。

用AI预测气象已不是什么新鲜事物，一年之前的2023年7月，华为云田奇团队同样发表在《自然》上的论文《利用3D神经网络进行精确的中期全球天气预报》，也实现了用3D神经网络实现最多提前一周预测全球气候模式。

除上述领域外，《报告》在经济管理科学、生命科学和医学领域的研究热点也都反映了2024年学界最关注的10个热点主题，如基因、癌症等相关技术的研究。

“这些研究热点主题具备很强的前沿性和启发性。”东壁科技数据创始人、深圳大学特聘教授吴登生表示，“它们不仅反映了当前全球科研的前沿问题和发展趋势，也揭示了各国在应对全球性挑战和推动科技创新中的共同需求与合作机会。”