研究进展

量子计算应对大数据挑战: 中国科大首次实现量子机器学习算法

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队在国际上首次实现量子机器学习算法。日前,国际权威物理学期刊《物理评论快报》发表了这一论文[Phys. Rev. Lett. 114, 110504 (2015)]。这是量子计算应用于大数据分析和人工智能领域的开创性实验工作。 机器学习是人工智能的核心,通过使机器模拟人类学习行为,智能化地从过去的经历中获得经验,从而改善其整体性能,重组内在知识结构,并对未知事件进行准确的推断。机器学习在科学和工程诸多领域都有着非常广泛的应用,例如金融分析、数据挖掘、生物信息学、医学诊断等。生活中常见的一些智能系统也广泛使用机器学习算法,例如电子商务、手写输入、邮件过滤等。

中国科大在量子点单光子源量子调控方面取得系列重要进展

日前,中国科大潘建伟、陆朝阳等组成的研究小组,在国际上首次发展了量子光学实验方法动态调控“人造原子”的单光子发射,在两能级原子体系中通过多激光缀饰态和量子干涉机理消除自发辐射谱线,证实了多光子ac斯塔克效应和自发辐射相干理论,为固态体系单性能单光子源和量子计算的研究开辟了新途径。研究成果发表在3月6日出版的《物理评论快报》上,并被选为“编辑推荐”(Editor’s suggestion)论文重点推介。该工作受到审稿人高度评价:“尽管这个量子光学现象在20年前已经预言,且具有了很大的影响力,但从未被观测到过”、“这是一个十分漂亮的实验工作,揭示的物理现象十分清晰”。

量子模拟—人工合成自旋-轨道耦合体系研究取得重要进展

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈帅、邓友金等在超冷原子量子模拟领域取得重要进展。他们在超冷铷原子形成的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体系中,首次在实验上精确测量了该体系完整的激发谱特性,发现并深入研究了该激发谱中“旋子-声子”结构的性质。该实验除进一步揭示了自旋-轨道耦合体系超流性质外,更为重要的是首次揭示弱且短程的相互作用体系可以具有旋子形式的激发谱,为今后强关联体系的量子模拟提供新的途径。该成果以“Softening of Roton and Phonon Modes in a Bose-Einstein Condensate with Spin-Orbit Coupling”为题发表于3月13日出版的《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 105301 (2015)]上。

多方量子通信理论研究取得新进展

近日, 中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与信息研究部陈增兵教授研究组结合诱骗态和测量设备无关的量子密钥分发技术,提出了一个可以在百公里量级分发后选择多光子纠缠态并进行多方量子通信的实用化方案,在实用化、远距离多方量子通信方面迈出了重要的一步。该研究成果发表于3月6日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 090501 (2015)] 上。多方量子通信旨在为多用户保密通信提供基于量子力学原理的安全性。自M. Hillery等于1999年提出多方量子通信方案后,这一研究方向成为了量子通信研究领域中的一个重要课题,其可能的应用范围涵盖多方秘密会议、远程投票、网上选举等。

抵御黑客攻击的远程量子密钥分发系统取得重要进展

最近,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事张强、陈腾云与中科院上海微系统所和清华大学的科研人员合作,继去年实现测量器件无关量子密钥分发,解决单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患之后,成功将该系统的安全距离扩展至200公里,创下新的世界纪录。该研究成果发表在11月7日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 113, 190501 (2014)]上。

可容错量子信息处理取得重要进展:中国科大实现对任意噪声免疫的薛定谔猫态

最近,中国科大潘建伟教授及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组采用光子级联编码的方式实现了对于任意噪声都具有高容错率的薛定谔猫态,朝着实现大尺度量子网络乃至宏观纠缠态迈出了重要一步。该研究成果发表在5月期的国际权威学术期刊《自然·光子学》上 [Nature Photonics 8, 364-368 (2014)]。所谓“薛定谔猫(Schrödinger's Cat)”是奥地利物理学家、量子力学创始人之一埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个假想实验,即在特殊的设定环境下,猫的生死状态取决于探测结果,未探测时处于“纠缠状态”。尽管在宏观世界这只是一个假想实验,但物理学家们已经在微观世界成功制备出各种各样的薛定谔猫态,并将其运用到量子力学基本问题检验、量子精密测量、量子容错计算以及分布式量子计算等任务中。

我中心实现测量器件无关的量子纠缠验证

最近,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈宇翱等与清华大学马雄峰小组在国际上首次实现了测量器件无关的量子纠缠验证,这是量子密码学技术在量子物理中的一个重要应用,大大提高了实际系统中纠缠检验的正确性。该研究成果发表在近日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》上,并被选为“编辑推荐(Editors’ Suggestion)”论文。

中国科大在超冷原子量子模拟研究领域取得重要突破

最近,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈帅等与清华大学翟荟小组合作,在超冷原子量子模拟研究领域取得重要突破,在超冷铷原子玻色气体中人工合成自旋-轨道耦合的基础上,首次在实验上成功确定自旋-轨道耦合玻色气体在有限温度下的相图。该实验成果以封面标题的形式发表在4月初出版的国际权威物理学杂志《自然·物理学》上,标志着我国在超冷原子量子模拟的这一重要实验领域占据了一席之地。

我中心成功实现不同颜色独立光子间的量子纠缠

中国科学技术大学潘建伟教授及同事包小辉、江晓等在国际上首次实现了不同颜色独立光子间的量子纠缠,解决了量子网络中如何在不同频率终端间进行纠缠连接这一难题。该工作于近日以编辑推荐论文(Editors' Suggestion)的形式发表在国际权威物理学杂志《物理评论快报》上,美国物理学会《物理•观点》栏目(Physics: Viewpoint)也对该成果进行了专题报道。

量子力学和相对论的美妙结合:我中心成功实现互不信任终端之间的安全比特承诺

最近,量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟教授及同事张强、彭承志等在国际上首次实现了无条件安全“比特承诺”,在解决如何在相互不信任的通信终端之间直接建立信任的问题上实现了突破。该实验研究成果于近日发表在国际权威物理学杂志《物理评论快报》上,被评价为“密码学界的重要进展”和“该领域的先驱实验”。美国物理学会《物理.焦点》栏目也对该成果进行了专题报道。