研究进展

中国科大郭光灿院士团队首次在量子行走中直接测量拓扑不变量：该团队李传锋、韩永建、许小冶等人提出基于时间复用的新型量子行走方案，建成了50步的光学量子行走实验系统，并基于该系统首次直接测量具有手征对称性的量子行走中的体拓扑不变量。该成果6月26日发表在《物理评论快报》上。量子行走是量子信息领域的重要研究方向，理论上已经证明基于该模型可以实现普适的量子计算。尽管目前已有多种实现量子行走的物理系统，但如何提高其行走规模一直是个重大难题。李传锋研究组通过多年尝试，成功建成可以

中国科大郭光灿院士团队在包含双折射晶体的干涉理论和实验研究中取得重要进展，该团队史保森教授、周志远副研究员等首次建立了双折射干涉仪的量子理论模型，揭示了光子在双折射干涉仪中的干涉行为，并在实验上得到完美的验证。这项研究成果6月26日发表在国际物理权威期刊《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 120,263601(2018)]。干涉仪是现代科学技术不可缺少的工具，被广泛用于研究光学以及相关的其它科学领域。自狄拉克时代起，人们就对光子的干涉行为

中国科大杜江峰院士领导的中国科学院微观磁共振重点实验室在零磁场核磁共振方面取得重要进展，该实验室的彭新华教授课题组与德国亥姆霍兹研究所、加拿大滑铁卢大学合作，首次实现了零磁场核自旋体系的普适量子控制和发展了用于评估量子控制和量子态的方法，这一成果有望推动零磁场核磁共振在生物、医学、化学以及基础物理领域中的应用。该研究工作以“Experimental Benchmarking of Quantum Control inZero-field Nuclear Mag

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 Lun

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

中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组在量子力学基本问题研究中取得新进展，该实验室李传锋、柳必恒等人与西班牙、匈牙利和德国的理论物理学家合作，首次实验证实了量子力学中强于二值关联的存在。该成果5月4日发表在《物理评论快报》上，并入选“编辑推荐文章”。20世纪著名物理学家约翰·惠勒曾经提出一个令人深思的论断“万物源于比特（It from bit）”。这种观点认为信息是非常基本的，宇宙万物（包括任何粒子和场，甚至时空）都起源于信息的基本单元——比特。

中国科大郭光灿院士团队在非互易光子器件研究方面取得重要进展。该团队的董春华研究组首次利用回音壁模式微腔中腔光力的非互易特性，实现了全光控制的非互易多功能光子器件，并首次实现集成光学定向放大器。该成果于5月4日在线发表在国际权威期刊《NatureCommunications》上。光在一般介质中具有双向传输的互易性，而打破这种互易性，即实现对光传输方向的非互易性，在经典和量子信息处理中具有重要意义。光环形器、隔离器、定向放大器等是典型的非互易器件。其中光环形器

中国科大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）色心量子传感器的新零场顺磁共振方法，打破了传统顺磁共振信号强度对热极化的依赖，将零场顺磁共振的空间分辨率从厘米量级提升至纳米级，为零场顺磁共振的实用化开启了一条新途径。该研究成果以“Nanoscale zero-field electron spin resonance spectroscopy”为题，发表在2018年4月19号的《自然-通讯》上[Nature Commun

中国科大郭光灿院士团队在量子精密测量研究中取得重要进展，该团队李传锋、项国勇研究组与复旦大学、北京理工大学、南京邮电大学的合作者提出基于光子量子行走的确定性集体测量方法，在实验上实现了目前国际上最高效的量子态层析测量。该研究成果4月12日在线发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。 量子测量是提取量子系统信息必不可少的手段，因此探索量子测量的能力和局限性对不确定性关系、非局域性等量子物理基本问题研究以及量子计量、量子成像、引力波探测等应用都具有重要意义。由

中国科大杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室与新加坡国立大学龚江滨教授的理论研究组合作，利用金刚石中的单自旋量子模拟器，首次实现了广义索利斯泵的实验观测。研究成果发表在3月19日的《物理评论快报》上[Phys.Rev.Lett.120,120501(2018)]。 相传两千多年前，阿基米德设计了一种机械装置，用于把水从低处抽往高处。该装置被称为阿基米德螺旋泵，它的主体由一个圆