研究进展

        5月23日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心陈启瑾和美国芝加哥大学的王志强、Shuolong Yang、K. Levin、达特茅斯学院的Rufus Boyack等，应邀在最新一期《现代物理评论》(Reviews of Modern Physics)上发表长篇综述文章，题为“当超导电性实现渡越：从BCS超导到玻色-爱因斯坦凝聚”（When superconductivity crosses over: from BCS to BEC）。该论文系统地阐述了BCS-BEC渡越超导理论，指出含有赝能隙的强配对超导是比著名的巴丁-库柏-喜瑞佛（Bardeen-Cooper-Schrieffer, 即BCS）超导理论所涵盖的更广泛的超导形式。这里BEC代指玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation）。近年来，科学家在天然和人工合成材料中发现了一系列新型非常规超导体，包括有机超导体、铁基超导体、魔角石墨烯超导体、门控半导体超导、表面和界面超导体等。文章对这些新的实验发现进行了系统的分析和评述，指出它们属于BCS-BEC渡越型超导，电子配对强度介于BCS和BEC这两端极限的中间过渡区，呈现有明显的赝能隙现象，并给出了相关实验判据。

中国科学技术大学郁司夏、孙亮亮、周祥与安徽大学许振朋、隆德大学Armin Tavakoli等合作，在量子纠缠的研究中取得重要进展，发现原本只是探测纠缠有无的实验数据可以用来估计纠缠大小。团队利用常用纠缠目击者(Entanglement witness)的平均值，在三类常见的实验条件下，即器件完全可信（Trusted Device）、测量装置不可信 (Measurement-Device-Independent)、实验装置完全不可信 (Device Independent)，给出几乎所有常用纠缠度量下限的估计，将探测纠缠的实验零代价地提升成为估计纠缠的实验。相关成果近日已在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

        中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等人基于强相互作用的均匀费米气体，首次观测到了由多体配对产生的赝能隙。这项研究首次确立了配对赝能隙的存在，为高温超导机理中的电子预配对假说提供了支持，朝向理解高温超导机理迈出了重要一步，是利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例。2月8日，该成果以“幺正费米气体中赝能隙的观测和量化”为题发表在国际权威学术期刊Nature上。

        图1：图中头顶玉珠的两条鲤鱼，象征着一对自旋相反的费米子；龙门代表了超流相变和赝能隙。鲤鱼跃过龙门，表明配对发生在超流相变温度以上。这种配对现象反过来又导致赝能隙的出现。/制图：陈磊

        中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等人基于强相互作用的均匀费米气体，首次观测到了由多体配对产生的赝能隙。这项研究首次确立了配对赝能隙的存在，为高温超导机理中的电子预配对假说提供了支持，朝向理解高温超导机理迈出了重要一步，是利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例。2月8日，该成果以“幺正费米气体中赝能隙的观测和量化”为题发表在国际权威学术期刊Nature上。

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队基于“九章”光量子计算原型机完成了对“稠密子图”和“Max-Haf”两类图论问题的求解，通过实验和理论研究了“九章”处理这两类图论问题为搜索算法带来的加速，及该加速对于问题规模和实验噪声的依赖关系。该研究成果系首次在具有量子计算优越性的光量子计算原型机上开展的面向具有应用价值问题的实验研究。相关论文近日以“编辑推荐”的形式发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上，并被Physics网站专题报道。

中国科学技术大学潘建伟、张强等与清华大学王向斌、济南量子技术研究院刘洋、中国科学院上海微系统所尤立星、张伟君等合作，通过发展低串扰相位参考信号控制、极低噪声单光子探测器等技术，实现了光纤中1002公里点对点远距离量子密钥分发，不仅创下了光纤无中继量子密钥分发距离的世界纪录，也提供了城际量子通信高速率主干链路的方案。相关研究成果于5月25日发表在国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志。

量子密钥分发（QKD）基于量子力学基本原理，可以在用户间进行安全的密钥分发，结合“一次一密”的加密方式，进而可实现最高安全性的保密通信。然而，量子密钥分发的距离一直受到通信光纤的固有损耗和探测器噪声等因素的限制。双场量子密钥分发（TF-QKD）协议利用单光子干涉的特性，将成码率与距离的关系从一般量子密钥分发的线性关系提升至平方根的水平，因此可以获得远超过一般量子密钥分发方案的成码距离。