潘建伟

近期，中国迷信技能年夜学潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等正在光钟研制方面取患上里程碑式进展，胜利将锶原子光晶格钟的波动度以及没有肯定度指标周全冲破10-19量级，至关于300亿年的误差没有凌驾1秒。这一结果标记着我国正在时间紧密丈量范畴的研究程度已跻身国际最前列。光钟作为现今最紧密的时间频次尺度，其焦点正在于哄骗原子外部能级跃迁发生的频次旌旗灯号来界说时间。光钟能供给极高的计时精度，将间接支撑国际单元制中“秒”的从头界说，使寰球时间尺度迈入光学时代，精度较现有微波时间尺度晋升4个数目级。光钟还能为卫星导航、通讯以及紧密丈量等古代科技供给靠得住的时间基准，同时为查验狭义绝对论、探测引力波以及暗物资等物理学根蒂根基研究范畴供给全新的平台。光钟的机能首要由波动度与没有肯定度两年夜焦点指标（均为数值越小则机能越优）权衡：波动度表征时钟输入频次的噪声程度与恒久一致性，决议了丈量成果的紧密性；没有肯定度则量化了时钟频次与宏观粒子能级跃迁固有频次（即相对真值）的毛病水平，决议了丈量成果的可托度。当光钟的波动度与没有肯定度均冲破10-19量级时，将开启一系列重要的前沿使用，例如，完成毫米级重力位与高度紧密丈量，可用于监测地

近日，中国迷信技能年夜学潘建伟及其共事正在可扩大量子收集研究方面取患上重年夜冲破。汪野、万雍、张强、潘建伟等与济南量子技能研究院、中国迷信院上海微体系与信息技能研究所、喷鼻港年夜学、清华年夜学等的研究职员互助，构建出可扩大量子中继的基本模块，使患上远间隔量子收集成为实际可能。与此同时，包小辉、徐飞虎、张强、潘建伟等与济南量子技能研究院、新加坡国立年夜学、加拿年夜滑铁卢年夜学等的研究职员互助，完成了单原子节点间的远间隔高保真纠缠，并正在此根蒂根基大将器件有关量子密钥分发（DI-QKD）的传输间隔冲破百千米，极年夜推进了该技能的实用化进程。两项结果划分于北京时间2月3日以及6日颁发于国际权势巨子学术期刊《天然》以及《迷信》。上述冲破是我国正在量子通讯与量子收集范畴继“墨子号”量子卫星之后取患上的又一里程碑式结果，标记着基于量子纠缠的光纤量子收集在从实践构思走向实际可能，进一步扩展了我国正在该范畴的国际当先上风。量子信息迷信的最终成长方针是构建高效、保险的量子收集：哄骗量子紧密丈量完成对信息的高精度感知、哄骗量子通讯完成信息的保险以及高效传输、哄骗量子计较完成信息的指数级加快处置惩罚，从而完成对物资世界认知才能的反动性奔腾。构

中国迷信技能年夜学传授潘建伟、朱晓波、彭承志以及陈福升副传授等，基于超导量子处置惩罚器“祖冲之3.2号”正在码距为7的名义码上完成了低于纠错阈值的量子纠错，演示了逻辑不对率随码距增长而显著降落。这一结果使患上我国到达了“低于阈值，越纠越对”的要害里程碑，同时也斥地了一条较美国google公司更为高效的“全微波节制”新路径，为将来年夜范围容错量子计较奠基要害技能根蒂根基。12月22日，该结果以封面论文以及“编纂保举”的情势颁发于国际物理学权势巨子学术期刊《物理评论快报》[1]。完成容错通用量子计较机的须要前提是经由过程量子纠错按捺量子比特的不对率以餍足年夜范围集成的要求。名义码是今朝最成熟的量子纠错方案之一。经由过程名义码将多个物理量子比特编码成一个逻辑量子比特，道理上跟着物理比特数量（即码距）的增长，逻辑比特的不对率可以或许一直升高。然而，量子纠错需求引入年夜量分外的量子比特以及量子门操作，招致更多的噪声源以及不对通道。要是物理量子比特的原始不对率太高，增年夜纠错码距带来的分外不对反而会沉没纠错带来的收益，招致“越纠越错”。正在一切不对类型中，“走漏不对”尤其致命——量子比特会离开预约的计较能级，进入无奈经由过程名义码间接改正的无效

中国迷信技能年夜学传授潘建伟、张强等构成的研究团队与济南量子技能研究院、中国迷信院半导体所等单元互助，经由过程混淆集身分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片，胜利完成了电泵浦、片上集成的高亮度偏振纠缠源，向集成化量子信息处置惩罚迈出重要一步。相干结果以“编纂保举”的情势于12月16日颁发于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。纠缠量子光源是量子信息迷信的焦点资本之一，普遍使用于量子通讯、量子计较以及量子紧密丈量等范畴。传统纠缠光子源首要基于块状非线性晶体或波导，凡是需求外加自力激光器来完成光泵浦，这极年夜限定了纠缠源的集成度以及可扩大性。绝对于光泵浦，电泵浦方案则经由过程片上间接注入电流完成非线性参量历程，防止了外置激光器的应用，从而晋升纠缠源的集成度以及扩大性。最近几年来，只管集成光子平台如硅、氮化硅、铌酸锂等成长迅速，但同时完成高亮度、高集成度的电泵浦纠缠光子源仍面对应战。中国科年夜研究团队立异性地采纳漫衍式反馈（DFB）激光器与薄膜铌酸锂（TFLN）光子芯片混淆集成的方案，哄骗半导体所牛智川研究员团队开发的780nm波段DFB激光器，联合济南量子技能研究院

中国迷信技能年夜学潘建伟、陆向阳、陈明城传授等构成的研究团队，哄骗光镊囚禁的量子基态单原子，初次忠厚地完成了1927年爱因斯坦以及玻尔争执中提出的“反冲狭缝”量子干预干与思惟试验，观测到了原子动量可调谐的干预干与比照度渐进变迁历程，证实了海森堡极限下的互补性道理，并展示了从量子到经典的持续改变历程。相干结果以编纂保举的情势2025年12月3日颁发于国际期刊《物理评论快报》。美国物理学会Physics栏目以“单原子的爱因斯坦狭缝”为题举行专题报导。正在1927年的第五届索尔维集会上，爱因斯坦为应战玻尔的互补性道理，正在双缝干预干与试验中，设计让单光子经由过程一个可挪动的狭缝。爱因斯坦以为，单光子会给狭缝一个极强劲的反激动量，若能测出这一反冲便可晓得光子的路径（粒子性），而只需狭缝位置脚够准确，干预干与条纹（稳定性）仍可保存。这一思惟试验间接指向“可否同时得到波与粒子的完备信息”，被视为量子力学最粗浅的悖论之一。完成这一思惟试验的要害正在于丈量有用的反冲旌旗灯号，这就要求狭缝的动量没有肯定度要小于光子的打击动量。然而，因为单光子的动量反冲很是强劲（~10-27kg⋅m/s），远小于微观物体的动量没有肯定度。以是，爱

中国迷信技能年夜学潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明等，与山西年夜学梅锋等互助，基于可编程超导量子处置惩罚器“祖冲之2号”，初次正在量子系统中完成并探测了高阶非均衡拓扑相（Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases, HOTPs）。这一结果标记着量子摹拟正在摸索庞大拓扑物态标的目的上取患上重要冲破，为哄骗超导量子处置惩罚器正在量子摹拟问题上完成量子上风奠基了根蒂根基。相干论文以“Progra妹妹able Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases on a Superconducting Quantum Processor”为题11月28日颁发于国际学术期刊《迷信》。拓扑相是最近几年来凝聚态物理与量子摹拟范畴的重要研究标的目的。与传统拓扑相没有同，高阶拓扑相正在更低维度的界限上泛起结局域态，应战了传统的体-边对应瓜葛。只管正在经典超资料中已完成高阶拓扑相的试验[Nature 555, 342 (2018); Nature 555, 346 (2018)]，但正在量子系统中完成高阶拓扑相不断是国际前沿的迷信应战。完成高阶拓扑相不只

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