研究进展

中国科大罗毅教授研究团队的叶树集副教授小组继2012年成功利用非线性和频光谱技术从分子水平上理解了生物膜上离子通道蛋白质通道开放与关闭机理后(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6237−6243, Times cited: 23)，在界面蛋白质分子结构表征方面再获重要进展。该小组在国际上首次成功测出界面蛋白质的酰胺III谱带信号，解决了如何区分界面蛋白质a-螺旋结构和无规卷曲结构这一界面表征难题，研究成果以题为“Accurate Determina

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教授研究组在量子冷却的研究中取得重要进展。研究组与哈佛大学和清华大学的理论组合作提出了一种新型的麦克斯韦妖式的量子算法冷却，并在光学系统中利用量子模拟技术实验演示了这种量子冷却方法的工作原理。这项研究成果1月19日在线发表在《自然• 光子学》杂志上。 麦克斯韦妖式算法冷却原理抽象示意图现代低温物理学的发展主要得益于有效冷却方法的发展，尤其是激光冷却技术的发展使人类可以达到十亿分之一度的极低温（nK），从而可以研究一

中国科大陈向军教授研究组最近利用自主研制的高分辨(e, 2e)谱仪首次实现了振动分辨的电子碰撞电离三重微分截面的实验测量，并获得了H2分子振动分辨的电子动量分布。通过振动态的选择实现了分子核间距的选择，观测到了不同核间距下的分子杨氏干涉效应。研究结果发表在最新一期的物理评论快报上 (Phys. Rev. Lett. 112, 023204 (2014))。H2分子杨氏干涉实验的概念图对波粒二象性的认识是量子力学发展的里程碑，这一革命性的概念一直以来不断地被

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教授研究组在量子关联动力学演化的研究中取得重要进展。研究组与英国和意大利的合作者利用一个两粒子体系的简单模型，实验上观测到在没有系统环境反作用下经典噪声中量子关联的恢复现象。这项研究成果11月29日在线发表在《自然· 通讯》杂志上。量子关联是量子信息处理过程中的有用资源，是实现量子计算和量子通信的关键，然而量子关联很容易受到周围环境噪声的干扰。量子关联在马尔科夫噪声中会渐近衰减，甚至会在有限的演化时间内完全消失。而

日前，中国科大杜江峰教授研究组成功地在室温大气环境下实现了单核自旋对的探测及其原子尺度的结构分析。该实验利用掺杂金刚石中的氮-空位单电子自旋（以下简写为NV）作为磁探针，刻画出两个核自旋的相互作用和原子尺度上的结构及取向信息。此结果表明，动力学解耦作用下的NV探针是实现单分子结构解析和谱学分析的有力工具，可帮助我们直接测量原子尺度上单个物质单元的组成、结构及动力学性质，获取被系综统计平均掩盖的个体单元独特信息，从而更本质地理解物质的结构与性质，为实现亚纳米尺度上的磁共振成

中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在超冷费米气体中的拓扑相变方面研究取得重要进展：该实验室邹旭波教授与易为教授分别同他们的合作者在理论上预言并刻画了一种同时具有非零配对质心动量及非平庸拓扑性质的新奇配对超流相。两项研究成果分别在线发表于10月28日刊出的同一期《自然·通讯》上。在费米系统中，两个粒子通过配对产生超导或超流的性质，是一种典型的量子强关联现象。自从1911年实验上发现超导体之后，对该现象的研究持续了一个多世纪，并涵盖了包括凝聚态物理、粒子物理

中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展：该实验室史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，证明了建立高维量子存储单元的可行性，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。这项研究成果在线发表在《自然·通讯》上。量子通信系统中作为载体的单光子所携带的信息量的大小与所处编码的空间维数有关。目前光子主要编码在一个二维空间，因而一个光子携带的信

最近，由中国科大潘建伟院士及其同事张强、陈腾云与清华大学马雄峰等组成的联合研究小组，利用与美国斯坦福大学联合开发的高效低噪声上转换单光子探测器，在国际上首次实现了测量器件无关的量子密钥分发，成功解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，大大提高了现实量子密钥分发系统的安全性。该研究成果发表在9月24日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。实验装置图量子密钥分发以量子物理与信息学为基础，被认为是安全性最高的加密方式。然而，尽管量子密钥分发在

最近，中国科大罗毅研究团队的张群研究小组，在凝聚相微纳结构的超快光谱和动力学研究方面取得重要进展。研究人员采用超快光谱原位、实时测量手段，揭示了氧化石墨烯的双畴结构。研究成果以“The Realistic Domain Structure of As-Synthesized Graphene Oxide from Ultrafast Spectroscopy”为题，发表在8月21日出版的《美国化学会志》上 [JACS 135, 12468-12474 (2013)]。

近期，中国科大单分子科学研究团队取得新进展，研究成果揭示了锐钛矿二氧化钛（TiO2）表面催化活性和微观反应机理。该成果以“Role of point defects on the reactivity of reconstructed anatase titanium dioxide (001) surface”为题，发表在2013年7月30日出版的Nature Communications杂志。TiO2是太阳能转化研究中的重要材料体系，其在光催化分解水制氢气和人工光