研究进展

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、王亚等人在金刚石单自旋量子精密测量研究方向取得重要进展，提出并通过实验实现了一种以金刚石氮-空位（NV）色心单自旋为量子传感器（以下简称“金刚石量子传感器”）的电探测方法，并首次通过磁抑制的NV色心实现了金刚石近表面电噪声信息的提取，为金刚石量子传感器在电探测方向的应用提供新的途径。该研究成果以“编辑推荐”形式发表在近期的《物理评论快报》上[Nanoscale Electrometry Based

中国科大郭光灿院士团队任希锋副教授等人与南京大学祝世宁院士团队，及香港理工大学、华东师范大学等单位合作，在高维、多光子量子纠缠光源研究中取得了重大突破。6月26日，研究成果以Metalens-array-based high-dimensional and multi-photon quantum source为题发表在《Science》上。随着光量子信息技术的发展，现有的量子光源制备方案在提高纠缠维度以及纠缠光子数方面都面临着光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题

中国科大郭光灿院士团队在延长硅基自旋量子比特寿命（弛豫时间）研究中取得重要进展。该团队固态量子计算研究组郭国平教授、李海欧研究员等人与中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心王桂磊副研究员、美国加州大学洛杉矶分校姜弘文教授和美国纽约州立大学布法罗分校胡学东教授，以及本源量子计算公司合作，在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性：通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向，可以将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上。该研究成果发表在6月23日出版的国际物理学知名期刊《Phy

中国科大郭光灿院士团队在量子物理基础问题研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、许小冶等人与南开大学陈景灵教授合作，首次实现光子的偏振与其本体分离，进而实现两个光子偏振的无接触交换，揭示了“量子柴郡猫”的独特量子特性，加深了人们对“什么是物理实在”这一物理学基本问题的认识。该成果于6月15日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。经典世界中物体的物理属性，如质量、体积等，与物体的本体是不可分离的。然而在量子世界里情况有所不同。2013年的理论研究表明微观粒子的物理属性（如电子的

中国科学技术大学潘建伟、苑震生等在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要进展。他们在理论上提出并实验实现原子深度冷却新机制的基础上，在光晶格中首次实现了1250对原子高保真度纠缠态的同步制备，为基于超冷原子光晶格的规模化量子计算与模拟奠定了基础。北京时间6月19日，国际著名学术期刊《科学》杂志以“First Release”形式在线发布了该研究成果。基于量子力学的基本原理，量子计算和模拟被认为是后摩尔时代推动高速信息处理的颠覆性技术，有望解决诸如高温超导机制模拟、密码破解等重大

中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队，联合牛津大学Artur Ekert、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、微小卫星创新研究院、光电技术研究所等相关团队，利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。该实验成果不仅将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级，并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子通信，取得了量子通信现实应用的重要突破。6月15日，研究团队在国际著名学术期刊《

中国科大郭光灿院士团队在非厄米量子模拟研究中取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人在国际上首次实现了循环式宇称时间（PT，parity-time）对称量子模拟器的构建，并基于该模拟器观测到量子态在PT对称系统中的动态演化行为，为深入研究非厄米量子物理提供了有效的实验平台。该成果于2020年6月11日发表于国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。PT对称系统是一类由满足宇称时间反演不变的动力学哈密顿量所控制的物理系统。与常见的厄米系统相比，一方面PT对称系统同样具

中国科大郭光灿院士团队在高灵敏光学检测研究中取得重要进展。该团队孙方稳教授小组与新加坡国立大学仇成伟教授团队合作，基于真空光镊系统实验实现了高精度全光学的质量和位置测量。该研究成果发表在物理学知名期刊《Physical Review Letters》上。光学检测已经成为当前科学以及应用领域最精密的测量方法，在时间、频率、位置等精密测量领域发挥了重要的作用。基于光力相互作用，光学还实现了高灵敏度力学及相关物理量的测量，例如引力波的探测以及光镊技术在生物中的操控和测量都已

中国科学技术大学杜江峰院士领导的中国科学院微观磁共振重点实验室提出并实验实现了一种基于金刚石氮-空位（NV）色心量子传感器的高分辨顺磁共振探测方法，获得了千赫兹（kHz）谱线分辨率的单自旋顺磁共振谱。该研究成果以“Kilohertz electron paramagnetic resonance spectroscopy of single nitrogen centers at zero magnetic field”为题，发表在《科学进展》上[Science Adva

中国科大郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、王俊峰等人与其合作者在国际上首次实现了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室温相干操纵，并且实现了单个NV色心的可控制备和光探测磁共振谱的探测。这种色心的发光波长在通讯波段，在量子通信和量子网络中具有重要用途。该成果于2020年6月1日发表于国际物理学知名期刊《物理评论快报》上，并被美国物理学家组织网Phys.org专题报道。具有通讯波段荧光和可调控自旋的固态色心体系是远距离量子中继和分布式