研究进展

中国科大在超冷原子量子模拟研究中取得重要进展

中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、姚星灿与清华大学翟荟、人民大学齐燃、张芃等组成的研究团队在超冷原子量子模拟研究中取得了重要进展:他们首次在玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到了极宽的d波势形散射共振,并间接证明了d波分子超流的存在。这一实验发现为超冷原子量子模拟研究带来了全新的机遇和挑战,同时也为研究高阶分波相互作用主导的少体及多体量子物理铺平了道路。近期,该成果以长文的形式发表在国际权威学术期刊《自然·物理》(Nature Physics)上[Nature Physics 15, 570–576 (2019)]。

中国科大实现高速非对称测量设备无关量子密码

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事徐飞虎、陈腾云,与多伦多大学研究人员合作,首次在非对称信道情况下实现了测量设备无关的量子密钥分发,为基于不可信中继、可动态扩展量子密码网络的实用化奠定了基础。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 122, 160501 (2019)]。

超导量子计算在强关联纠缠体系的量子随机游走实验研究中取得重要进展

中国科学技术大学潘建伟、朱晓波和彭承志等组成的超导量子实验团队,联合中国科学院物理研究所范桁等理论小组,开创性地将超导量子比特应用到量子随机行走的研究中。该工作将对未来多体物理现象的模拟以及利用量子随机行走进行通用量子计算研究产生重要影响。

中国科大在基于光和超导量子比特的纠缠态制备方面取得重要进展

近日,《物理评论快报》在同一期以“编辑推荐”的形式发表了中国科大潘建伟团队在基于光和超导量子体系纠缠态制备方面的两项实验成果:实现了综合性能最优的量子点确定性纠缠光源和国际上最大规模超导量子比特纠缠态12比特“簇态”的制备。

中国科大在量子通信复杂度研究领域取得新进展

中国科大潘建伟、徐飞虎、张强等在量子通信复杂度方向取得重要进展,首次通过实现两方分布式计算任务通信方向的相干叠加,证明了量子通信相对于经典通信,有着指数级别的优势,该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 122, 120504 (2019)]。 一直以来,寻找量子信息任务和经典信息任务之间的指数提升是量子信息领域的重要研究内容。这种指数级优势一直被认为适用于量子计算,却从未得到严格证明。目前,只有在量子通信复杂度领域获得严格证明。最近,理论研究者使用一种新颖的量子资源—量子开关,在理论上证明了量子通信在两方分布式计算任务(交互评估游戏)中,相比于经典通信有着指数级别的优势。但是,该协议要求操控10个以上的量子比特纠缠,同时对系统损耗要求严格,导致其在实验实现上困难重重。 潘建伟、徐飞虎、张强等,同澳大利亚的亚格利斯大学的合作者,通过对该协议的研究,提出了一种优化的实验可实现方案。使用高维的qudit编码代替原有多个量子比特纠缠,同时通过优化系统损耗等实验手段,最终,实现了高达8192维度的qudit编码,并证明,量子通信协议所需传输的信息量仅为经典通信协议的34.8%。

超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得实质性突破

中国科学技术大学潘建伟、赵博等利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破。在该研究中,他们通过对磁场的精确调控首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振,向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。一月十八日,这一重要研究成果发表在国际权威学术期刊《科学》上。

中国科大在超冷原子拓扑量子体系研究领域取得新进展

中国科大潘建伟教授及同事陈帅、邓友金等与北京大学刘雄军、维也纳工业大学、卡尔加里大学的合作者们,在超冷原子拓扑量子体系的实验研究方面取得新进展。他们用量子淬火动力学方法在人工合成的二维自旋轨道耦合超冷原子体系中得到了直接判断体系拓扑的动力学判据,并据此精确测定了体系的拓扑相图。相关研究成果于12月18日在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.250403]。该成果开创了用非平衡态动力学来研究拓扑量子体系的新方法。

中国科大在国际上首次实现器件无关的量子随机数

近日,中国科大教授潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统与信息技术研究所和日本NTT基础科学实验室合作,在发展高品质纠缠光源和高效率单光子探测器件的基础上,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现器件无关的量子随机数。相关研究成果于北京时间9月20日凌晨在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上(http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0559-3)。这项突破性成果将在数值模拟和密码学等领域得到广泛的应用,有望形成新的随机数国际标准。