研究进展

中国科大潘建伟、徐飞虎、张强等在量子通信复杂度方向取得重要进展，首次通过实现两方分布式计算任务通信方向的相干叠加，证明了量子通信相对于经典通信，有着指数级别的优势，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 122, 120504 (2019)]。

中国科大潘建伟、包小辉等在量子网络方向研究取得重要进展，成功地利用多光子干涉将分离的三个冷原子量子存储器纠缠起来，为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。该成果于1月21日发表在国际学术权威期刊《自然•光子学》上。

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。

　　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。