潘建伟

中国迷信技能年夜学潘建伟、苑震生等初次应用超冷原子光晶格体系完成了对格点规范实践中“弦断裂”（String Breaking）征象的量子摹拟，为懂得强彼此作用系统中的禁闭举动与相变机制供给了重要的试验依据。研究结果以“编纂保举”（Editors Suggestion）情势颁发于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被美国物理学会《物理》（Physics）杂志以“Ultracold Atoms Simulate Breaking Flux Strings”为题作为研究走光专门报导。规范实践是古代物理学的焦点框架，不只是形容基本粒子彼此作用的根蒂根基，也普遍使用于懂得凝聚态物理中的各种强联系关系多体征象。正在高度可控的冷原子量子摹拟平台上完成对规范实践的摹拟，不只能基于第一性道理研究其能源学历程，还能摸索粒子对撞机难于到达的试验参数区域中的物理征象。是以，量子摹拟器无望为高能物理问题供给新见解，并成为研究凝聚态拓扑相以及低能多体物理机制的无力东西。最近几年来，研究团队开发了超冷原子量子摹拟器，并对格点规范实践开展了体系的试验研究，取患了一系列冲破性进

中国迷信技能年夜学潘建伟、陈腾云、陆向阳等与清华年夜学马雄峰互助，基于团队自立研制的高质量单光子源，正在国际上初次冲破此前量子收集限于单个中继节点的技能瓶颈，胜利构建出包括多个量子中继节点的可扩大收集架构。这一进展为量子收集从 “单节点毗连” 向 “多节点组网” 的逾越奠基要害根蒂根基，使更庞大的多层量子收集构建成为可能。这也充实揭示了模块化设计的矫捷性与旌旗灯号传输的高效性，为将来年夜范围量子收集的降地供给了松软支撑。相干结果已于 2025 年 8 月 26 日颁发正在国际学术期刊《天然·物理》（Nature Physics）上。量子收集是量子信息迷信的焦点研究标的目的之一，其方针是毗连各种量子体系，为将来量子计较、量子暗码学及量子计量学等范畴供给要害根蒂根基举措措施。以后，量子收集的完成仍较多依赖经典中继节点——这种节点无奈间接传输量子信息，仅能将量子信息转换为经典数据举行处置惩罚，是以收集保险性需依赖中心节点的本身保险性。相比之下，无需庞大量子操作或设备的量子中继（Quantum Relay）哄骗量子叠加与量子纠缠特征可完成量子信息的保险高效传输，其焦点上风正在于收集的保险性彻底自力于中继节点自身，即便节点

5月9日，中国迷信技能年夜学潘建伟、张强、徐飞虎等人结合美国麻省理工学院、中国迷信院西安光学紧密机器研究所等单元，初次提出并试验验证了自动光学强度干预干与技能合成孔径技能，完成了对1.36千米外毫米级方针的高辨别成像。试验体系的成像辨别率较干预干与仪中的单台千里镜晋升约14倍。该结果以“Active Optical Intensity Interferometry”为题颁发正在国际学术期刊《物理评论快报》上，当选为编纂保举论文（Editors’Suggestion），并被美国物理学会（APS）上司网站Physics所报导。传统成像技能的辨别率遭到单个孔径衍射极限的制约。为冲破这一物理极限，研究职员恒久致力于成长各种合成孔径成像技能。例如，2019年岁件视界千里镜（EHT）构建了一个地球标准的合成孔径，正在射电波段胜利得到了M87星系中间黑洞的首张图象。这一开创性结果荣获了2020年根蒂根基物理学冲破奖。然而，因为年夜气湍流惹起的相位没有波动性，EHT所采纳的基于振幅干预干与的合成孔径技能很难间接使用于光学波段。早正在20世纪50年月，英国迷信家Hanbury Brown以及Twiss（HBT）配合提出了强度

中国迷信技能年夜学潘建伟、彭承志、廖胜凯等，结合济南量子技能研究院、中国迷信院上海技能物理研究所、弱小卫星立异研究院等单元构成的研究团队，正在国际上初次完成量子微纳卫星与小型化、可挪动高空站之间的及时星地量子密钥分发，正在单次卫星经由过程时期完成了多达1百万比特的保险密钥同享。正在此根蒂根基上，结合团队以及南非斯坦陵布什（Stellenbosch）年夜学科研团队互助，正在中国以及南非之间相隔12900多千米的间隔上成立了量子密钥，实现对图象数据“一次一密”加密以及传输。该事情为实用化卫星量子通讯组网摊平了门路。相干研究结果于2025年3月20日正在线颁发正在国际学术期刊《天然》杂志上。通讯保险是国度信息保险以及经济社会成长的重要根蒂根基。基于量子密钥分发的量子窃密通讯是迄今独一可完成“信息论可证”保险的通讯体式格局，将年夜幅晋升现有信息体系的保险传输程度。今朝，基于光纤链路的城域城际量子通讯已成长成熟并开端患上以使用。为完成远间隔以致寰球化的量子窃密通讯，需求降服光纤存正在的固有损耗和难以笼罩寰球的问题。哄骗卫星平台举行自由空间量子密钥分发，可以或许有用降服这些限定，完成寰球规模的量子窃密通讯。中国科年夜与多家科研机构协同

中国迷信技能年夜学潘建伟、陆向阳、霍永恒等正在国际上初次完成效率超出可扩大线性光量子计较丧失容忍阈值的高机能单光子源，相干综合指标到达了国际最早进程度，为将来完成通用光量子计较奠基了要害技能根蒂根基。相干研究结果于2月28日正在线颁发于国际学术期刊《天然·光子学》上。光子作为量子信息处置惩罚的重要载体，具备速率快、室温操作、抗情况滋扰强等上风，但光子易丧失的物理特征不断是年夜范围光量子计较的焦点应战。实践标明，单光子源的效率必需高于2/3的阈值，可扩大的线性光量子计较才具有可行性。然而，历经近半个世纪的技能攻关，此前一切肯定性全同单光子源的效率始终未能冲破该阈值，成为制约光量子计较成长的要害停滞。图.左：单光子源体系示用意；右：单光子源效率超出丧失容忍阈值（红线）为霸占该难题，研究团队成长了一种可调谐的开放式光学微腔，完成了量子点与微腔正在谐振频次及空间定位的两重精准耦合，解决了传统固定衰落腔的掉谐难题。此外，团队成长了一种脉冲整形引发技能，使单光子源的全体机能获得显著晋升。该单光子源的单光子性优于98.0%，光子全异性优于98.6%，体系效率到达71.2%，提取效率到达80.6%，初次冲破

中国迷信技能年夜学潘建伟、朱晓波、彭承志等，与上海量子迷信研究中间、河南省量子信息与量子暗码重点试验室、中国计量迷信研究院、济南量子技能研究院、西安电子科技年夜学微电子学院和中国迷信院实践物理研究所等单元互助，胜利构建了105比特（包括105个可读取比特以及182个耦合比特）超导量子计较原型机“祖冲之三号”，完成了对“量子随机路线采样”使命的疾速求解。与现有最优经典算法相比，“祖冲之三号”处置惩罚量子随机路线采样问题的速率比今朝最快的超等计较机快15个数目级，凌驾google2024年10月公然颁发的最新结果6个数目级[Nature 634, 328 (2024)]。这一结果是我国继超导量子计较原型机“祖冲之二号”完成超导量子计较系统最强量子计较优胜性 [PRL 127, 180501 (2021), Science Bulletin 67, 240 (2022)]后，再一次打破超导系统量子计较优胜性纪录。相干论文于北京时间3月3日以封面论文的情势颁发正在国际学术期刊《物理评论快报》上。图：祖冲之三号芯片示用意。105个可读取比特以及182个耦合比特集成正在统一个芯片上履行量子随机路线采样使命“量子

中国迷信技能年夜学潘建伟、苑震生、邓友金等与互助者正在超冷原子量子摹拟试验中，初次观测到对流超流相（counterflow superfluidity）这一别致量子物态，证明了对流的双组分超流体配合造成绝缘体的特征。相干结果近日颁发正在国际出名学术期刊《天然·物理学》（Nature Physics）上。上世纪30年月，卡皮查、艾伦以及迈斯纳等正在液氦中发明超流征象，这鞭策了人们近一个世纪以来对相干的微观量子征象的摸索，如玻色-爱因斯坦凝聚、量子涡旋、超流-绝缘体相变、拓扑量子物态、和超流与超导之间瓜葛等的研究，对量子多体物理根蒂根基前沿研究具备重要的迷信意思。超流征象的研究也鞭策了激光冷却、浓缩制冷机等高温技能的成长，为量子摹拟、量子计较以及相干范畴的成长供给了重要东西。同时，一直加强的量子调控技能为展现此类微观量子征象中的宏观物理机制供给了重要的手腕以及极新的研究视角。本世纪初，Kuklov等无理论上提出了对流超流的假想：与一般的超流体没有同，对流超流相中存正在两个绝对流淌的超流体，它们划分由自旋为A以及B的粒子构成；两种自旋的粒子会绝对流淌，体现出超流性；可是两种绝对流淌的自旋流之间存正在严酷

中国迷信技能年夜学潘建伟、苑震生等与互助者正在超冷原子量子摹拟试验研究中取患了重要进展，研究团队初次观测到格点规范实践中的禁闭相与非禁闭相转化的宏观能源学历程，为懂得这一庞大的量子多体征象供给了新的研究手腕。相干结果近日颁发正在国际出名学术期刊《 天然·物理学 》（Nature Physics） 上。禁闭（confinement）是一类很是乏味的物理征象，此中夸克禁闭为人们所熟知——虽然夸克是构成物资的基本粒子，可是因为夸克之间强彼此作用的存正在，人们无奈正在天然界中观测到单个的夸克，它们老是以多个绑缚正在一路造成复合粒子的情势（如中子、质子）被观测到；即即是正在高能粒子碰撞机中，人们也险些无奈转变夸克之间的彼此作用，粒子碰撞碎片中的夸克刹时就造成了新的复合粒子。近似地，人们正在凝聚态系统中观测到了准粒子成对泛起的征象，经由过程量子调控手腕可以转变准粒子间的彼此作用，从而使患上准粒子受控地处正在禁闭或许解禁闭状况。一个物理系统中是否存正在禁闭征象和可否报酬调控粒子间彼此作用完成禁闭到解禁闭状况之间的转换，牵扯庞大的量子多体效应，实践上一般不剖析要领求解，数值求解也面对各类应战。最近几年来，超冷原子量

近日，中国迷信技能年夜学张军等结合南京年夜学陆海、张荣团队正在紫外波段单光子激光雷达标的目的取患上新进展，经由过程设计制备基于4H-SiC资料的单光子雪崩光电二极管，成长自动淬灭自动恢复读出电路技能，研制出具备实用价值的紫外半导体单光子探测器，哄骗该探测器初次完成了单光子差分接收臭氧激光雷达体系，并完成1~3.5km高度规模内的臭氧浓度监测，相干结果颁发于《使用物理快报》[Appl. Phys. Lett. 125, 211103 (2024)]。紫外单光子探测技能正在年夜气情况监测、尾焰探测、电弧检测以及火警预警等使用场景中阐扬侧重要作用。光电倍增管是紫外波段传统的单光子探测器件，但具备活络度低、寿命短、磁场敏感等劣势，无奈正在顽劣情况中（低温、震荡、强辐射）永劫间波动事情。相比之下，宽禁带半导体4H-SiC资料具备热导率高、抗辐射才能强、电子饱以及漂浮速率高和机能波动等特色，正在研制新型紫外半导体单光子探测器方面具备显著的资料机能上风。然而，恒久以来基于该资料的单光子探测器机能指标差，出格是探测效率极低、暗计数率极高，使患上该类型单光子探测器没有具备实用价值。中国科年夜、南京年夜学团队最近几年来致力于紫外半

由中国迷信技能年夜学潘建伟、窦贤康、张强以及薛向辉传授等人构成的交织研究团队，经由过程成长年夜功率低噪声光梳，联合时间频次通报等量子紧密丈量技能，正在国际上初次完成百千米级的开缩小气双光梳光谱丈量。该技能可使用于监测年夜标准规模的地球年夜气温室气体（GHG）以及净化气体，还可以扩大到卫星以及高空之间的年夜气双光梳光谱丈量，用于寰球标准的温室气体监测以及准确校准。相干成果于9月12日正在线颁发于国际学术期刊《天然·光子学》上。年夜气光谱学是研究年夜气化学以及物感性质的要害技能，经由过程探究光与年夜气中份子以及颗粒的彼此作用来研究年夜气问题，普遍使用于寰球天气变迁、碳估算评价以及空气净化研究等范畴。今朝年夜气光谱遥感所应用的光栅光谱仪、外差光谱幅度计以及傅里叶变换光谱仪（FTS）等技能可以或许以没有同的时间以及空间辨别率供给地球年夜气身分的光谱学数据。然而，这些技能存正在诸多限定，如无奈正在夜间举行丈量、无奈同时丈量多种组分等。最近几年来，开缩小气双光梳光谱技能（Dual-Comb Spectroscopy）被证实是举行精确、持续、多气体丈量的抱负技能。双光梳光谱技能具备高收罗速率、溯源至原子钟级另外相对频次精度以及可以同时丈量多个组分等长处，正在油田监测、