研究进展

中国科大在量子计算和量子模拟研究领域获重要进展:首次在超冷原子体系中观测到任意子激发

最近,中国科大潘建伟教授及其同事苑震生、陈宇翱等在国际上首次通过量子调控的方法在超冷原子体系中发现了拓扑量子物态中的准粒子--任意子,并通过主动控制两类任意子之间的交换和编织,证实了任意子的分数统计特性,向着实现拓扑量子计算的方向迈出了重要一步。近日,国际权威学术期刊《自然•物理学》以研究长文的形式在线发表了这项重要研究成果。

“墨子号”量子卫星实现星地量子密钥分发和地星量子隐形传态 圆满实现全部既定科学目标

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、紫金山天文台、南京天文仪器有限公司、国家空间科学中心等,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。两项成果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验的研究成果发表在《科学》杂志[Science 356, 1140 (2017)]之后,我国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。至此,“墨子号”量子卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标。

中国科大在基于星座的量子通信实验研究领域取得重要进展

近日,中国科大潘建伟教授及其同事彭承志、张强等组成的研究小组,在国际上首次成功实现了白天远距离(53km)自由空间量子密钥分发,通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性。相关成果" Long-distance free-space quantum key distribution in daylight towards inter-satellite communication"以长文形式在线发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上(Nature Photonics doi:10.1038/nphoton.2017.116)。

中国科大在超冷化学量子模拟领域取得重要进展

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事赵博、陈宇翱等在超冷分子和超冷化学量子模拟研究领域取得重要进展,他们首次在实验上直接观测到超低温度下弱束缚分子与自由原子间发生的态态的化学反应,实现了可控态态反应动力学的探测,从而向基于超冷分子的超冷量子化学的研究迈进了重要一步。7月4日,这一重要研究成果以研究长文的形式发表在国际权威学术期刊《自然·物理学》上 [Nature Physics 13, 699–703 (2017)]。

“墨子号”量子卫星实现空间尺度严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验

近日,中国科学技术大学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、紫金山天文台、国家空间科学中心等,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并在此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破。相关成果于6月16日以封面论文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上。

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中国科大首次实现基于遥远星光的随机数产生

近日,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事张强、范靖云等与清华大学、中国科学院国家天文台、中国极地研究中心研究组合作,在国际上首次实现基于探测遥远星光的随机数产生器, 并提出运用该随机数产生器实现无漏洞贝尔不等式实验检验的可行性方案。此项研究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[Phys. Rev. Lett. 118, 140402(2017)]。

随机性是自然界最基本的性质之一,在科学研究和现实生活如药物设计和信息加密等领域有着广泛的应用。相对于现有的随机数都产生于我们身边的物理设施,潘建伟团队基于星光从遥远天体到达地球时间的随机性,系统研究了利用距地从数百到数亿光年不同天体的星光实现高速生成随机数。实验结果表明,所有随机数都通过了随机统计检验。因为随机性产生于遥远星体,星光随机数对于基础物理研究有着极为重要的意义,特别是对于定域实在性的检验。

中国科大首次实现反事实直接量子通信

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、陈宇翱等和清华大学马雄峰合作,在国际上首次实验实现了反事实直接量子通信,在实验中演示了图像的反事实传输,相关成果最近以 "Direct counterfactual communication via quantum Zeno effect" 为题,发表在国际权威学术期刊《美国科学院院报》上 [PNAS 114, 4920 (2017)]。

中国科学家在基于光和超导体系的量子计算机研究方面取得系列重要进展

近日,中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得系列重要进展。在光学体系,研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上,利用高品质量子点单光子源构建了用于玻色取样的多光子可编程量子计算原型机,首次演示了超越早期经典计算机(ENIAC、TRADIC)的量子计算能力。在超导体系,研究团队打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的九个超导量子比特的操纵,首次实现了十个超导量子比特的纠缠,并在此基础上实现了快速求解线性方程组的量子算法。系列成果已由国际权威学术期刊《自然光子学》《物理评论快报》发表或接收。   

中国科大首次实现十光子纠缠

中国科大潘建伟及其同事陆朝阳、陈宇翱等组成的研究小组在国际上通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源,首次成功实现十光子纠缠,打破了之前由该研究组保持了多年的八光子纪录,再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。成果以“编辑推荐”的形式发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》和美国光学学会Optica上,并被美国物理学会《物理》网站和《自然》杂志研究亮点栏目报道。

中国科大首次实现单光子频率上转换量子测风激光雷达

中国科大窦贤康教授课题组夏海云与潘建伟院士课题组张强经过三年的合作,在国际上首次研制了单光子频率上转换量子测风激光雷达,实现了大气边界层气溶胶和风场的昼夜连续观测,在国际著名光学期刊《光学学报》[Optics Letters]和《光学快报》[Optics Express]上发表了一系列重要成果。 通讯作者窦贤康介绍说,精确的大气风场探测对数值天气预报、气候模型改进、军事环境预报、生化气体监控、机场风切变预警等具有重大意义。多普勒测风激光雷达被公认为全球大气风场遥感的最佳方法,也是世界气象组织列出的最具挑战性的激光雷达之一。我们通过探测大气气溶胶和风场,不仅能监测大气污染状态、实时发现大气污染源,还能对雾霾的形成和演化进行预报。 激光雷达应用的首要前提是人眼安全。