soujer

中国科大郭光灿院士团队在二维材料固态自旋色心领域取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人与匈牙利魏格纳物理研究中心的Adam Gali教授研究组合作，报道了六方氮化硼（hexagonal boron nitride，hBN）中一类超亮的具有优异光学性质和自旋性质的单自旋色心，并实现了对其在室温下的相干操控。该成果5月20日发表在国际知名期刊《自然•通讯》上。固态自旋色心是实现量子信息技术的重要体系之一，比较著名的是金刚石中的NV色心，目前已经在量子计算、量子传感、量子网络等方面取得重要进展。近年来，宽禁带材料hBN被证明是自旋色心的优秀宿主，由于其二维特性，在低维量子器件制备、近场传感探测等方面相对于三维体材料有特殊优势，hBN中的自旋色心已成为当前的一个研究热点。hBN中已发现的自旋色心包括带负电硼空位色心（negatively charged boron vacancy，VB-）和几类与碳相关色心。其中VB-色心是hBN中研究最广泛的自旋色心。李传锋、唐建顺研究组实现了基于VB-色心的温度传感[ACS Photonics 8, 1889 (2021)]，并揭示了其

Nonlinear Dynamics in Co-magnetometers

Privacy for the paranoid ones – the ultimate limits of secrecy

奥地利科学和技术研究所的研究团队设计及制作了一种光电装置，并演示了在不同能量尺度的光子间建立纠缠。这个新的突破可以在能量尺度相差五个数量级以上的物理平台之间架起桥梁，并保持脆弱的纠缠，这将为有效连接混合量子系统提供途径。该成果于5月18日发表在《科学》杂志上。量子计算机有望解决材料科学和密码破译带来的算力挑战，但由于需要纠错，将可能需要数百万个高质量的量子比特。超导处理器的进展很快，目前的量子比特数量最高可达几百个。虽然超导量子技术具有计算速度快、与微纳芯片制造兼容等优点，但对超低温的需求最终限制了其尺寸，并且一旦冷却下来就无法对其进行任何物理访问。具有多个可单独冷却的处理器节点的模块化量子计算机可以解决这个问题。然而，单个微波光子并不适合在处理器之间通过室温环境传输，这是由于室温环境充满了噪声热量，很容易扰乱微波光子及其脆弱的量子特性，如纠缠。奥地利科学技术研究所与维也纳理工大学和慕尼黑工业大学的研究人员合作，展示了克服这些挑战的重要技术进展。首先需要解决的是热噪声问题。当量子比特和相关控制线路越多时，产生的热量就越多，使用制冷机保持量子计算机的冷却就越难。该团队采用多个

中国科大郭光灿院士团队在量子信息基础研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、孙凯等人实验研究了量子导引在开放系统中的动力学演化，验证了非马尔科夫记忆效应在恢复量子导引过程中的作用。该研究成果于5月16日在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。量子导引是介于量子纠缠和贝尔非局域性之间的一种量子非局域关联，描述了一方的局域测量影响另一方量子态的现象。其特有的方向性允许存在单向量子导引，即一方可以成功地导引另一方，反之却不行。目前大多数量子导引的研究都是在封闭量子体系下进行的，而实际情形中，量子系统和环境之间的相互作用是不可避免的，并且这种相互作用通常会使得系统的信息逐渐向环境耗散。然而，在非马尔可夫环境中，其记忆效应会使得已耗散的信息从环境回流到量子系统中，具体回流的能力由环境的非马尔可夫度进行刻画，更高的非马尔可夫度意味着更强的信息回流能力。近年来，李传锋、许金时、孙凯等人对量子导引开展了一系列的实验研究，包括全对无量子导引的验证[PRL 113, 140402 (2014)]、单向量子导引的实现[PRL 116, 160404 (2016); PRL 118, 14

5月17日《华尔街日报》报道，IBM、谷歌承诺为芝加哥大学和东京大学提供1.5亿美元，支持两所大学的量子计算研究工作。IBM和谷歌都在开发量子计算芯片。通过资助大学的量子计算项目，支持可以使该技术更易实现商业化的研究。IBM将为芝加哥大学和东京大学的量子计算研究项目提供1亿美元，目标是在十年内建造一台包含10万量子比特的超级计算机；谷歌捐赠5千万美元，与大学科学家成为长期研究伙伴关系，分享谷歌量子计算硬件的使用。谷歌和IBM两家公司的芯片都基于超导量子计算的处理方法。鉴于芝加哥大学和东京大学专注于超导量子芯片，IBM和谷歌优先考虑这一领域，作为他们新宣布的1.5亿美元研究计划的一部分；其次是拓扑量子计算，这是两家公司近年来都在利用的一种新兴的构建量子比特的方法。除了支持相关量子计算研究，两家公司的捐赠计划还将培养新一代量子专家，包括设计计算机的物理学专家，以及能够利用计算机解决问题的邻近领域的科学家。参考资料：https://siliconangle.com/2023/05/17/ibm-google-commit-150m-quantum-computing-rese

中国科学技术大学盛东教授与卢征天教授的联合课题组利用高精度氙同位素共磁力仪寻找中子自旋与万有引力的耦合效应，实验发现中子在自旋朝上与朝下之间的重量差别小于十万亿亿分之二（2×10-21），结果将该效应的耦合强度设定了新的上限。相关成果以“Search for Spin-Dependent Gravitational Interactions at Earth Range”为题于5月15日发表在《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 130, 201401 (2023)]。美国物理学会的《物理》杂志同时发表题为“Testing Gravity’s Effect on Quantum Spins”的报道，指出这项精密测量研究在量子理论与引力相遇的区域做出了新的探索。图 1 实验发现中子在自旋朝上与朝下之间的重量差别小于十万亿亿分之二。自然界有四种基本物理相互作用力，它们当中唯有引力还未在实验上发现与粒子自旋相关。假如自旋与引力耦合，那么处于不同自旋态的粒子在地球重力场中就会有极其微小的能量和受力差别。自上世纪70年代以来，研究人员发展出了多种经典或者量子测量方法来寻找

基于光学频率梳的高精度绝对测距研究

谷歌量子人工智能团队与康奈尔大学研究团队合作，在超导量子处理器上首次观察到了非阿贝尔任意子的奇异行为，他们还展示了如何利用这一现象进行量子计算。本周早些时候，量子计算公司Quantinuum发布了一项关于该主题的研究，补充了谷歌的初步发现。这些新的结果为拓扑量子计算开辟了一条新的道路，其中的操作是通过将非阿贝尔任意子像辫子中的线一样绕在彼此周围来实现的（即编织操作），这种粒子是实现容错量子计算，特别是拓扑量子计算的关键成分。该成果于5月11日发表在《自然》杂志上。直觉告诉我们，应该看不出来两个完全相同的物体是否被交换过位置，但其实这只是在我们熟悉的三维世界中如此。当相同的物体被限制只能在二维平面内移动时，这种直觉有时会失效。量子力学允许一种奇怪的现象：非阿贝尔任意子保留了某种记忆，尽管它们完全相同，仍然可以判断它们中的两个是否进行了交换。非阿贝尔任意子的这种“记忆”可以被视为时空中的连续线，即粒子所谓的“世界线”。当两个非阿贝尔任意子被交换时，它们的世界线会相互缠绕。通过适当地缠绕，形成的结和辫子将构成拓扑量子计算的基本操作。研究团队首先将超导量子比特制备于纠缠量子态中，为

中国科大郭光灿院士团队在单个碳化硅自旋色心荧光增强的研究中取得新进展。该团队李传锋、许金时等人成功利用表面等离激元大幅增强了单个碳化硅双空位PL6色心的荧光亮度，并利用共面波导的特性大幅提高了自旋操控效率。这项技术成本低、无需复杂的微纳加工工艺，且不影响色心的相干性质，对于发展基于碳化硅自旋色心的量子应用具有重要意义。研究成果5月8日以“Plasmonic-enhanced bright single spin defects in silicon carbide membranes”为题，在线发表在国际知名期刊《Nano Letters》。固态自旋色心是用于量子信息处理的重要体系，其荧光亮度是迈向实用化量子应用的重要参数。通过与固态微纳结构耦合来实现自旋色心的荧光增强是一种常用的方法。人们已经提出并实现了多种不同的方案，包括加工固体浸润透镜、纳米柱、牛眼环、光子晶体微腔和光纤腔等。然而，这一方向依然存在许多具有挑战性的问题需要解决，例如色心自旋性质容易受到复杂微纳加工过程的影响，以及色心与微纳结构之间难以对准等。李传锋、许金时研究组独辟蹊径，利用等离激元实现碳化硅中自旋色