研究进展

中国科学家创造量子保密通信新的世界纪录:中国科大清华联合团队首次实现超过400公里的抗黑客攻击量子密钥分发

中国科大潘建伟及其同事张强、陈腾云,清华大学王向斌以及中科院上海微系统所、济南量子技术研究院等单位科研人员合作,在国际上首次实现超过400公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关量子密钥分发。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 117, 190501 (2016)], 被选为编辑推荐(Editors’ Suggestion),并被美国物理学会下属《物理》杂志报道。该成果极大地推动了兼顾安全和实用的远距离光纤量子通信的发展。

我国学者在超冷原子量子模拟领域取得重大突破

中国科学技术大学和北京大学相关研究人员组成的联合团队在超冷原子量子模拟领域取得重大突破。中国科大-北大联合团队在国际上首次理论提出并实验实现超冷原子二维自旋轨道耦合的人工合成,测定了由自旋轨道耦合导致的新奇拓扑量子物性。这一关键突破将对新奇拓扑量子物态的研究,进而推动人们对物质世界的深入理解带来重大影响。该合作成果以研究长文(Research Article)的形式发表在最新一期的国际权威学术期刊《科学》上[Science, 354, 83-88, (2016)]。由于该工作“对研究超越传统凝聚态物理的奇异现象具有重大潜力”,《科学》杂志在同期的观点栏目(Perspective)专门配发了题为“Cold atoms twisting spin and momentum”的评论文章。

超冷原子研究领域的新突破:中国科大首次在玻色-费米双超流体中观测到量子涡旋晶格

近日,中国科大微尺度物质国家实验室潘建伟及其同事陈宇翱、姚星灿等在国际上首次实现了一种全新的量子物态——质量不平衡的玻色-费米双超流体,并在该双超流体中成功地产生和观测到玻色-费米量子涡旋晶格。这一实验发现开辟了超冷原子领域全新的研究方向,为理解复杂宏观量子现象提供了一种独特的研究手段。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 117, 145301 (2016)]。《物理评论快报》以编辑推荐(Editors’ Suggestion)的形式报道了这项重要研究成果,美国物理学会网站Physics Synopsis栏目将该成果作为亮点报道。

迈向城市范围的量子隐形传态 中国科大在城域量子隐形传态研究中取得重要进展

近日,中国科大潘建伟、张强等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、清华大学、上海交通大学等研究机构合作,在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输,为未来可扩展量子网络的构建奠定了坚实基础。相关结果于9月19日在线发表在英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》(Nature Photonics)上。

中国科大主导研制的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射

2016年8月16日01时40分,由中国科大 主导研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空。“墨子号”是中科院空间科学先导专项中首批确定立项 研制的4颗科学实验卫星之一,它的成功发射和在轨运行,不仅将助力于我国广域量子通信网络的构建,服务于国家信息安全,还将开展对量子力学基本问题的空间 尺度实验检验,加深人类对量子力学自身的理解。

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2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将
世界首颗量子科学实验卫星发射升空。新华社记者 金立旺摄

中国科大在超冷原子光晶格量子计算领域取得重要进展

最近,中国科大潘建伟及其同事苑震生、陈宇翱等在国际上首次实现了对光晶格中超冷原子自旋比特纠缠态的产生、操控和探测,向基于超冷原子的可扩展量子计算和量子模拟迈出了重要一步。近日,国际权威学术期刊《自然•物理学》在8月发表的这一期上以研究长文的形式报道了这项重要研究成果。

中国科大首次实现突破经典极限的量子指纹识别

中国科大潘建伟及其同事张强、李力等与中科院上海微系统与信息技术研究所和美国麻省理工学院的科研人员合作,利用线性光学系统,在20公里的光纤线路中实现了量子指纹识别(Quantum Fingerprinting),突破了经典极限,首次在信道容量上实现了对经典通信的超越。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 116, 240502 (2016)]。
 

中国科大在长寿命高效量子存储器研究中取得重要进展

中国科大潘建伟、包小辉等采用冷原子系综在国际上首次实现了百毫秒高效量子存储器,为远距离量子中继系统的构建奠定了坚实基础。该成果近日正式发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上[Nature Photonics 10, 381–384 (2016)]。量子中继可以解决光子信号在光纤内指数衰减的重大难题,是未来实现超远距离量子通信的重要途径之一。量子中继的基本原理是采用分段纠缠分发与纠缠交换相结合来拓展通信距离,其核心是量子存储技术,通过对光子比特进行缓存,可大幅提升纠缠连接效率。为满足远距离量子中继的实际需求,量子存储器需要对单量子态进行长时间存储且具备高读出效率。

中国科大实现综合性能国际最优的单光子源

中国科大潘建伟、陆朝阳等在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源,综合性能达到国际最优,为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息技术奠定了科学基础。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了这一研究成果,并在美国物理学会的Physics网站专门撰文介绍。量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件,又被称为“人造原子”,原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术,单光子器件必须同时满足三个核心性能指标:单光子性、高全同性和高提取效率。尽管从2000年开始,国际上许多研究机构(包括加州大学、斯坦福大学、剑桥大学等)对量子点光学调控进行了长期和大量的探索,然而这三个核心指标一直无法得到同时满足,因而成为固态量子光学领域15年来悬而未决的重大挑战。

中国科大研制成功世界上最快的量子随机数发生器

最近,中国科大潘建伟、张军等和英国牛津大学的同事合作,实验实现了68 Gbps的高速量子随机数发生器,相关论文发表于仪器领域权威期刊《科学仪器评论》[Rev. Sci. Instrum. 86, 063105 (2015)]。美国著名的科技评论杂志MIT Technology Review以“世界最快的量子随机数发生器在中国诞生(World's Fastest Quantum Random Number Generator Unveiled in China)”为题对该项工作进行了报道。该成果为未来超高速量子密码系统的量子随机数需求提供了可行的解决方案。