研究进展

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。

中国科大实现基于星光随机数的贝尔不等式检验

中国科学技术大学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所和日本NTT基础科学实验室合作,利用遥远星体产生随机数,实现同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的贝尔不等式检验,向无漏洞的量子非定域性检验迈出重要一步。此项研究成果以编辑推荐的形式在线发表于物理学权威学术期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 121, 080404 (2018)]。

中国科大首次实现18个量子比特的纠缠 再次刷新量子纠缠世界记录

中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控六个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。该成果以“编辑推荐”的形式发表在《物理评论快报》上,从投稿经国际同行评议到被正式接收,只用了三个星期的时间。

中国科大首次实现容忍光子损失的玻色采样实验

中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳等与中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星研究员小组合作,实验研究了一种量子计算模型“玻色采样”对光子损失的鲁棒性,证明容忍一定数目光子损失的玻色采样可以带来采样率的有效提升。该研究成果为通过玻色采样实现量子霸权开辟了一条高效的途径,于6月6日以“编辑推荐文章”(Editors’ Suggestion)的形式在线发表于《物理评论快报》。美国物理学会Physics网站邀请澳大利亚量子计算和量子通信技术国家研究中心Austin Lund博士以“光子损耗不会使得量子采样脱轨”为题,在“观点”(Viewpoint)专栏对这一研究成果作了评述。

中国科大实现基于人类自由意志的量子非定域性检验

中国科大潘建伟教授及其同事彭承志、印娟、张强、陈宇翱等组成的研究团队,在国际上首次实验实现了基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验。他们在上述研究成果中,首先提出了基于人类自由意志、在地球-月球之间开展贝尔不等式检验的方案,发展了GHz亮度的纠缠源和高时间分辨探测系统,实现了超高损耗下的人类自由意志参与的贝尔不等式检验,该成果于4月5日发表在《物理评论快报》上;在此基础上,他们进一步与世界上多个研究小组合作,通过“大贝尔实验”(Big Bell Test)国际合作的方式,利用超过十万人的自由意志产生的随机数进行了量子非定域性检验,相关成果于5月10日发表在《自然》杂志上。

“墨子号”量子卫星成功实现洲际量子密钥分发

  中国科大潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队,联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等,与奥地利科学院Anton Zeilinger研究组合作,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发,并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力,为未来构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。相关成果以封面论文的形式发表在1月19日出版的国际权威学术期刊《物理评论快报》上。

中国科大在小型化量子通信系统研制方面实现重要技术突破

最近,中国科大潘建伟教授及其同事张军等在国际上首次实现1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电路,该技术突破可使高速量子通信终端设备中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个数量级以上,为未来研制小型化量子通信系统奠定了重要的器件基础。相关成果发表于光学领域权威期刊《光学快报》[Optics Letters 42, 5090 (2017)]。

中国科大在量子通信领域获重要进展:首次实现可扩展量子中继器的光学演示

中国科大教授潘建伟及其同事陈宇翱、赵博等在国际上首次利用参量下转换光源实现了基于线性光学的量子中继器中的嵌套纠缠纯化(nested purification)和二级纠缠交换(two-hierarchy entanglement swapping)过程。基于该技术,以往量子纠缠交换过程中阻碍分发态被进一步相干操作的主要噪声可以被自动剔除,这为将来实现基于原子系综的可扩展线性光量子中继器提供了前瞻性的技术指引。这两项重要成果分别发表于国际学术权威期刊《自然•光子学》和《物理评论快报》上。   

中国科大在一维量子液体研究领域获重要进展

中国科大潘建伟教授及其同事苑震生等与中科院武汉物理与数学研究所研究员管习文小组合作,通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量,结合量子可积系统理论,在国际上首次得到了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质,并通过测量其相位关联观测到了拉亭杰液体的幂定律关联特性,在低维量子多体系统研究领域取得了重要进展。该研究成果近日发表在《物理评论快报》,并被选为编辑推荐文章(Editors’ Suggestion)。美国物理学会网刊Physics邀请该领域专家日内瓦大学的Giamarchi教授,以“一维量子材料理论在冷原子和超导体实验中得以验证”为题,在“观点”(viewpoint)专栏对这一研究成果做了评述。欧洲物理学会网站Physicsworld以“原子体系和约瑟夫森节模拟一维量子液体”为题报导了该成果。