中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、霍永恒等在国际上首次实现效率超越可扩展线性光量子计算损失容忍阈值的高性能单光子源，相关综合指标达到了国际最先进水平，为未来实现通用光量子计算奠定了关键技术基础。相关研究成果于2月28日在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》上。
光子作为量子信息处理的重要载体，具有速度快、室温操作、抗环境干扰强等优势，但光子易损失的物理特性一直是大规模光量子计算的核心挑战。理论表明，单光子源的效率必须高于2/3的阈值，可扩展的线性光量子计算才具备可行性。然而，历经近半个世纪的技术攻关，此前所有确定性全同单光子源的效率始终未能突破该阈值，成为制约光量子计算发展的关键障碍。
中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等，与上海量子科学研究中心、河南省量子信息与量子密码重点实验室、中国计量科学研究院、济南量子技术研究院、西安电子科技大学微电子学院以及中国科学院理论物理研究所等单位合作，成功构建了105比特（包含105个可读取比特和182个耦合比特）超导量子计算原型机“祖冲之三号”，实现了对“量子随机线路采样”任务的快速求解。与现有最优经典算法相比，“祖冲之三号”处理量子随机线路采样问题的速度比目前最快的超级计算机快15个数量级，超过谷歌2024年10月公开发表的最新成果6个数量级[Nature 634, 328 (2024)]。这一成果是我国继超导量子计算原型机“祖冲之二号”实现超导量子计算体系最强量子计算优越性 [PRL 127, 180501 (2021), Science Bulletin 67, 240 (2022)]后，再一次打破超导体系量子计算优越性纪录。相关论文于北京时间3月3日以封面论文的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。
中国科学技术大学潘建伟、苑震生、邓友金等与合作者在超冷原子量子模拟实验中，首次观测到对流超流相（counterflow superfluidity）这一新奇量子物态，证实了对流的双组分超流体共同形成绝缘体的特性。相关成果近日发表在国际知名学术期刊《自然·物理学》（Nature Physics）上。
由中国科学技术大学潘建伟、窦贤康、张强和薛向辉教授等人组成的交叉研究团队，通过发展大功率低噪声光梳，结合时间频率传递等量子精密测量技术，在国际上首次实现百公里级的开放大气双光梳光谱测量。该技术可应用于监测大尺度范围的地球大气温室气体（GHG）和污染气体，还可以扩展到卫星和地面之间的大气双光梳光谱测量，用于全球尺度的温室气体监测和精确校准。相关结果于9月12日在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》上。
中国科学技术大学潘建伟、张强、陈凯等组成的研究团队与南开大学陈景灵等合作，通过发展高效率和高保真度的光学量子纠缠态制备与测量系统，成功实现了关闭探测效率漏洞与局域性漏洞的Hardy非定域性演示。该研究为量子力学非定域性提供了新的证据，并为相关的量子信息应用奠定了基础。8月8日，相关研究成果以“编辑推荐（editor’s suggestion）”的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
量子力学预言的非定域与经典物理学观念中的定域实在论存在深刻的矛盾，揭示了量子力学与经典物理学的本质不同，因此，对量子力学非定域性的检验一直是物理学的重要研究内容。2022年，Alain Aspect, John Clauser和Anton Zeilinger由于“用纠缠光子进行实验、确立贝尔不等式的违背以及开创量子信息科学”的成就获诺贝尔物理学奖。
中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金等人成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器“天元”，以超越经典计算机的模拟能力首次验证了该体系中的反铁磁相变，朝向获得费米子哈伯德模型的低温相图、理解量子磁性在高温超导机理中的作用迈出了重要的第一步。相关研究成果于7月10日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。
量子模拟实验过程示意
5月23日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心陈启瑾和美国芝加哥大学的王志强、Shuolong Yang、K. Levin、达特茅斯学院的Rufus Boyack等，应邀在最新一期《现代物理评论》(Reviews of Modern Physics)上发表长篇综述文章，题为“当超导电性实现渡越：从BCS超导到玻色-爱因斯坦凝聚”（When superconductivity crosses over: from BCS to BEC）。该论文系统地阐述了BCS-BEC渡越超导理论，指出含有赝能隙的强配对超导是比著名的巴丁-库柏-喜瑞佛（Bardeen-Cooper-Schrieffer, 即BCS）超导理论所涵盖的更广泛的超导形式。这里BEC代指玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation）。近年来，科学家在天然和人工合成材料中发现了一系列新型非常规超导体，包括有机超导体、铁基超导体、魔角石墨烯超导体、门控半导体超导、表面和界面超导体等。文章对这些新的实验发现进行了系统的分析和评述，指出它们属于BCS-BEC渡越型超导，电子配对强度介于BCS和BEC这两端极限的中间过渡区，呈现有明显的赝能隙现象，并给出了相关实验判据。此外，文章讨论了铜氧化物高温超导体属于BCS-BEC渡越型超导的实验证据。
中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠，并以此为基础构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络。该工作使得现实量子纠缠网络的距离由以往的几十米整整提升了三个数量级至几十公里，为后续开展盲量子计算、分布式量子计算、量子增强长基线干涉等量子网络应用奠定了科学与技术基础。相关研究成果于5月15日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。
通过量子态的远程传输来构建量子网络是大尺度量子信息处理的基本要素。基于量子网络，可以实现广域量子密钥分发以及分布式量子计算和量子传感，构成未来“量子互联网”的技术基础。目前，基于单光子传输的量子密钥网络已发展成熟，而面向分布式量子计算、分布式量子传感等进一步量子网络应用，需要采用量子中继技术在远距离量子存储器间构建量子纠缠，在此基础上通过广域量子隐形传态将各个量子信息处理节点连接起来。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、陈明城教授等利用基于自主研发的Plasmonium（等离子体跃迁型）超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。这是利用“自底而上”的量子模拟方法进行量子物态和量子计算研究的重要进展。相关成果以长文的形式于北京时间5月3日发表在国际学术期刊《科学》上。
中国科学技术大学郁司夏、孙亮亮、周祥与安徽大学许振朋、隆德大学Armin Tavakoli等合作，在量子纠缠的研究中取得重要进展，发现原本只是探测纠缠有无的实验数据可以用来估计纠缠大小。团队利用常用纠缠目击者(Entanglement witness)的平均值，在三类常见的实验条件下，即器件完全可信（Trusted Device）、测量装置不可信 (Measurement-Device-Independent)、实验装置完全不可信 (Device Independent)，给出几乎所有常用纠缠度量下限的估计，将探测纠缠的实验零代价地提升成为估计纠缠的实验。相关成果近日已在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。