研究进展

中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，发展了量子光源受激放大的理论和实验方法，构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，并实现了相位可编程功能，完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。根据现已正式发表的最优经典算法理论，“九章二号”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快1024倍。这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技

中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队与中科院上海技术物理研究所合作，构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解。根据现有理论，“祖冲之二号”处理的量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级，计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级（“悬铃木”处理“量子随机线路取样”问题比经典超算快2个数量级），这一成果是我国继光

中国科大郭光灿院士团队在可调纳米机电二维阵列上取得重要进展。该团队郭国平、宋骧骧等人与本源量子计算有限公司合作，设计实现了基于石墨烯的纳米机电二维阵列器件，展示了对呈带状分布的谐振频率的电学调节。相关研究成果近日以“Graphene-Based Nanoelectromechanical Periodic Array with Tunable Frequency”为题，发表于《纳米快报》(Nano Letters)上。具有周期性阵列结构的纳米机电系统，其机械振动响应在

中国科大郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，该团队李传锋、柳必恒研究组与奥地利Marcus Huber教授等人合作，在高噪声环境下实现了高效的高维量子通信。该成果9月10日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子通信是量子信息领域最重要的应用之一。由于量子信息极易受到环境的影响，因此如何在噪声环境下进行高效量子通信是量子信息领域的一个重要挑战。相比二维体系，理论研究表明高维量子体系在信道容量和抗噪声能力上均具有明显的优势，然而要在实验上实现高效的高维量子

9月3日，中国科大潘建伟、张强等与美国麻省理工学院Frank Wilczek合作，利用济南量子技术研究院研制的周期极化铌酸锂波导，搭建颜色擦除强度干涉仪，成功分辨出1.43km距离外相距4.2mm的两个不同波长（1063.6nm和1064.4 nm）光源，以超过单望远镜衍射极限40倍的结果验证了颜色擦除强度干涉技术（chromatic intensity Interferometry）具备高空间分辨成像能力，拓展了强度干涉技术的应用范围，有望被应用于天文观测、空间遥感和空

近期，中国科大郭光灿院士团队在机器学习提高超导量子比特读取效率上取得重要进展。该团队郭国平教授研究组与本源量子计算公司合作，在本源“夸父”6比特超导量子芯片上研究了串扰对量子比特状态读取的影响，并创新性地提出使用浅层神经网络来识别和读取量子比特的状态信息，从而大幅度抑制了串扰的影响，进一步提高了多比特读取保真度。该成果以研究长文的形式发表在国际应用物理知名期刊《Physical Review Applied》上。对量子比特状态的高保真度测量是量子计算中的关键一环。在超

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚、李兆凯等人在量子机器学习研究中取得重要进展，研发出新型量子特征提取算法，实验实现了对未知量子系统矩阵的分析与信息提取。该成果以“Resonant Quantum Principal Component Analysis”为题发表在近期的Science Advances上[Science Advances 7, eabg2589 (2021)]。机器学习是指使用计算机从大量历史数据中挖掘隐含规律，并用于后续预测

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人基于金刚石固态单自旋体系在室温大气环境下实现了突破标准量子极限的磁测量，该成果以“Beating the Standard Quantum Limit under Ambient Conditions with Solid-State Spins”为题发表在近期Science Advances上[Science Advances 7, eabg9204 (2021)]。测量是人类认知自然的重要手段，其本质

中国科大郭光灿院士团队在光量子模拟和拓扑量子计算研究中取得重要进展。该团队李传锋、韩永建、许金时等人与英国利兹大学教授Jiannis Pachos合作，模拟展示了一种基于仲费米子零模编织操作和魔术态萃取实现拓扑量子计算的方法。研究团队使用自主设计搭建的多模式光量子模拟器，研究了仲费米子零模的量子统计和量子互文性质。实验结果显示仲费米子零模编织过程对局域噪声免疫，并且保持量子互文资源守恒，因此有望通过编织操作和魔术态萃取等手段进行普适、容错的量子计算。该成果8月9日以研究长

中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心陈旸、赵东锋团队与地球和空间科学学院王宝善、姚华建团队合作，成功研制出具有自主知识产权的分布式光纤声波/振动传感（DAS）系统，该设备使用现有通讯光缆可进行地震监测、地质灾害预测、地下结构成像、城市地下空间探测等。DAS设备自2021年6月部署在合肥紫蓬山进行连续观测，已成功监测到定远县2.3级地震（6月4日）、宣城2.7级地震（7月22日）、菲律宾6.6级地震（7月24日）、台湾宜兰县5.8级地震（8月5日）等一些区域和全球地震。