郭光灿

中国科年夜郭光灿院士团队正在碳化硅改性双空位色心电荷态调控的研究中取患了新进展。该团队的李传锋、许金时等研究职员与泰国朱拉隆功年夜学的Wiwittawin Sukmas、Pranut Potiyaraj等人互助，胜利完成了碳化硅改性双空位色心的可逆电荷态调控，并证明了改性双空位色心电离历程的自旋依赖性。这一结果为成长基于自旋—电荷态转换以及光电流探测的碳化硅自旋量子比特读出技能奠基了重要根蒂根基。2月12日，相干结果以“Charge-State Control of Modified Divacancies in Silicon Carbide”为题正在线颁发正在国际出名期刊《Nano Letters》上。固态自旋色心是量子信息处置惩罚范畴的重要平台，普遍使用于单光子源以及自旋量子比特的研究。正在这些使用中，色心电荷态的调控具备相当重要的作用。色心电荷态的改变可能会招致荧光淬灭征象，影响光子发射的波动性；而经由过程将容易退相关的自旋态投影到更为稳健的电荷态中，则无望完成固态色心自旋的单发读取。碳化硅中含有多种自旋色心。研究发明，关于传统的双空位色心，其电荷态可以正在976 nm光的照射下，由中性电荷态（VV

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子收集焦点器件上取患上重要冲破。该团队李传锋、周宗权研究组基于立异的“阻抗婚配微腔”量子存储架构，研制出效率高达80.3%、体积仅4×10⁻⁵ 妹妹³的固态量子存储器，效率创世界纪录，且体积较现有器件放大上千倍。该结果2月11日颁发正在国际出名学术期刊《天然·光子学》。光量子存储器是构建量子中继以及将来量子互联网的焦点器件，间接决议量子收集的范围与速度。此中，50%的存储效率被称为“非克隆边界”，凌驾这一边界象征着可哄骗的光子多于迷失的光子，是器件迈向现实使用的要害阈值。正在以往研究中，为了完成高存储效率，研究职员广泛依赖增年夜介质尺寸来加强光接收才能，招致器件体积复杂（0.1 妹妹³-10⁴ 妹妹³量级），制约了其范围化集成与使用。面临这一应战，中国科年夜团队独辟蹊径，构建了基于“阻抗婚配微腔”的全新量子存储架构（图1）。研究团队基于掺铕硅酸钇晶体设计了两种新型的微腔加强量子存储器：一种是哄骗激光正在晶体外部镌刻光波导，镀膜造成波导腔；另外一种则将晶体薄膜耦合开放式的光纤微腔。图1：“阻抗婚配微腔”量子存储安装图，左侧为波导腔，右侧为光纤微腔该架构的立异的地方

近日，中国迷信技能年夜学郭光灿院士团队史保森传授、张伟研究员、周志远副传授正在长间隔量子收集节点的构建方面取患上重要冲破：该团队哄骗无庞大光学腔的冷原子系综，联合自立研制的高效偏振有关量子频次转换模块，胜利完成了原子与通讯波段光子之间的纠缠，并应用20千米光纤举行了远间隔分发，验证了纠缠保真度年夜于80%。相干结果以“Long-Distance Distribution of Atom-Photon Entanglement Based on a Cavity-Free Cold Atomic Ensemble”为题，于2026年2月6日颁发正在《Physical Review Letters》上。图1.试验安装示用意量子中继器是完成漫衍式量子计较、量子暗码学以及量子传感等将来量子技能的要害，其焦点是可以或许发生、存储并正在远间隔量子节点之间分发量子纠缠。以往的高机能冷原子系综量子中继器年夜多依赖庞大的光学腔布局来加强光与物资的彼此作用，这正在体系扩大以及现实安排中面对紧张应战。针对这一难题，研究团队另辟蹊径，采纳无庞大光学腔的冷原子系综作为量子存储节点，经由过程抉择适合的能级布局、优化磁场节制并晋升光学

近日，中国科年夜郭光灿院士团队正在漫衍式量子传感研究中取患上冲破性进展。该团队李传锋、陈耕等人提出一种反向编码和谈，打破了因为配合参考系缺掉形成的“禁戒定理”（No-go theorem）。相干结果颁发正在国际出名期刊《天然·通信》上。年夜空间标准下的漫衍式量子传感可以经由过程正在多个观测点间分享量子纠缠，晋升丈量的精确性以及精度。然而正在真实场景中，因为没有同观测点之间自然缺乏配合参考系而无奈提取全局信息，这个限定是物理世界本征的局域性以及对称性配合配置的“禁戒定理”。针对该难题，研究团队初次提出一种反向编码和谈。该和谈经由过程打破编码历程中的对称性，胜利降服了这个“禁戒定理”，可正在仅应用局域操作的环境下彻底恢复量子费舍尔信息，并完成海森堡极限的丈量精度。图1：漫衍式量子传感场景正在量子信息处置惩罚中，准确的参考系犹如帆海中的“罗盘”或修建中的“标尺”，是界说量子比特状况（如光子偏振、原子自旋）的根蒂根基。然而正在漫衍式量子收集使命中，例如相距悠远的星载量子传感器或寰球时钟同步收集，因为站点间的空间别离、绝对静止或情况滋扰等，成立一个准确同一的同享参考系每每极为坚苦以至不成行。这类“标尺”的缺掉会招致两类紧张后

中国科年夜郭光灿院士团队史保森、丁冬生研究组正在冷里德堡原子气体中哄骗迟滞轨迹的翻转对微波场的敏感相应，完成了超出尺度量子极限的微波丈量，相干结果1月12日以“Quantum enhanced metrology based on flipping trajectory of cold Rydberg gases”为题颁发正在《天然·通信》上。因为里德堡原子具备较年夜的电偶极矩，可以对强劲的电场发生很强的相应，是以作为一个很是有远景的微波丈量系统备受人们的青眼，正在学术界以及工业界取患了飞快成长。例如，美国陆军试验室完成了-145dBm/Hz的活络度，成长了基于里德堡原子的全频谱探测技能。只管云云，基于里德堡原子的微波丈量范畴还存正在许多迷信问题有待解决，此中怎样完成超高活络度的微波探测成了人们研究的热门。图1: (a) 原子能级图。(b)折叠迟滞轨迹以及原子系综示用意。(c) 探测光正向以及反向扫描历程中里德堡态的结构差。最近几年来，史保森、丁冬生研究组哄骗冷里德堡原子系统，聚焦量子摹拟以及量子紧密丈量迷信研究，已取患了系列重要进展。正在本事情中，团队基于冷原子系统,哄骗里德堡多系统统中交叠

中国科年夜郭光灿院士团队正在离子阱量子信息研究范畴取患上重要冲破。该团队李传锋、黄运锋、崔金明等人完成了基于紧聚焦光偏振梯度的高保真离子纠缠门。研究结果于12月24日颁发正在国际出名学术期刊《物理评论快报》上，并入选“编纂保举”文章。该方案简化了以后的纠缠门操作设置，并与离子光镊架构兼容，关于年夜范围离子阱量子计较具备重要意思。离子阱量子体系因其超高的操作保真度以及相关性，成为构建年夜范围量子计较机的主流物理平台之一。基于离子阵列的量子计较架构，借助光学并行找址离子比特的体式格局构建量子处置惩罚器并履行量子路线，具备高连通性以及并行计较效率的上风。然而，该架构的范围化面对着道理层面的应战：离子阵列中密集声子模式招致的离子门串扰，难以间接正在年夜范围离子阵列上完成高保真度的纠缠门。最近几年来，国际上提出了哄骗紧聚焦光镊阵列调控离子声子谱的要领来解决声子串扰问题，但正在光学找址的离子阱量子计较机中展示光镊门仍面对一系列应战，还没有取患上冲破性进展。团队正在离子阱量子计较长进行了多年立异性研究以及自立研发，包含自立研制的高通光离子阱体系[Rev. Sci. Instrum. 92, 073201, 2021]、远掉谐拉曼

近日，中国科年夜郭光灿院士团队韩正甫、陈巍传授等与我校收集空间保险学院薛开平传授等互助正在构建异构量子收集方面取患上进展，立异性地提出并试验演示了一种全异构量子收集架构及其要害支撑技能，并基于该架构完成没有同物理维度的量子体系之间的开放式互联收集，同时能撑持多种没有同量子使命并行与主动优化，为迈向开放、多样化的量子互联网蓝图奠基要害技能根蒂根基。该结果12月12日颁发于国际学术期刊《天然·通信》。量子互联网被誉为下一代信息技能的反动。然而，以后量子收集凡是为特定使命设计公用体系，这限定了将来量子互联网的开放性以及多样性。为解决这一要害瓶颈，研究团队提出异构量子通讯收集架构，正在引入软件界说收集技能的根蒂根基上，设计了一种“编排焦点”用于完成主动化的量子使命抉择、通讯和谈适配与体系参数优化。该收集架构聚焦的异构性首要体此刻三个方面：接入自由度异构、用户设备异构、和谈与使命异构。基于上述设计，团队构建并运转了一个五节点异构量子收集，此中包括一个检测节点以及四个划分装备偏振、时间-相位、相位等没有同调制体系的源节点。正在该收集上，团队胜利演示了多和谈切换、多自由度切换与多使命切换，并实现包含四种没有同量子使命的验

近日，中国科年夜郭光灿院士团队何力新研究组正在单层二维磁性资料的量子变态霍尔效应研究范畴取患上重要进展。研究团队说明，正在晶体布局彻底不异的M2X2单层系统中，为什么可以或许波动浮现C=1与C=2等没有同拓扑陈数态。经由过程体系阐发其能带拓扑演变纪律，团队构建了一个同一形容没有同陈数拓扑相造成机制的实践框架，展现了高陈数态发生的物理发源。相干结果以“Intrinsic High Chern Numbers in Two-Dimensional M₂X₂ Materials”为题，12月17日颁发正在《物理评论快报》上。这一发明为将来寻觅以及设计高陈数的二维拓扑资料供给了重要的实践指引。量子变态霍尔效应（QAH）是拓扑物理中的焦点征象之一，其显著特性是正在无需外加磁场的前提下发生量子化的霍尔电导。依附这一奇特上风，QAH正在低能耗电子学、多通道拓扑量子计较和自旋电子器件中揭示出广漠的使用远景。值患上夸大的是，更高的拓扑陈数对应更多平行流传的手性边沿通道，可显著升高器件的接触电阻，普及量子霍尔态的击穿电流，从而为成长高机能、低能耗的电子器件供给要害支撑。是以，摸索可以或许浮现高陈数QAH的二维资料系统，成为凝聚态物

中国科年夜郭光灿院士团队正在高机能片上量子光源的研究方面取患上重要进展：该团队史保森传授、周志远副传授课题组展示了哄骗非相关光正在硅基光芯片上高效制备高质量量子光源的新要领，为开发波动、高效率且低本钱的集成量子光源斥地了新的门路。相干结果于12月11日正在线颁发正在Nature Co妹妹unications上。作为焦点器件的量子光源其机能间接决议了整个量子体系的可扩大性以及实用性。经常使用的基于非线性自觉参量历程制备量子光源的方案一般采纳具备高相关性的激光作为泵浦源，这招致光源质量对激光机能的依赖，增长了整个光学体系的庞大性以及本钱。另外一方面，窄线宽的相关激光会诱导不用要的频谱联系关系，限定了天生量子态的频谱纯度。正在本事情中，课题组立异性地提出并验证了应用宽带的缩小自觉辐射光源（ASE）作为泵浦源的量子光源制备方案，正在硅波导内经由过程自觉四波混频历程完成了高质量量子光源的制备。实践阐发以及数值摹拟均标明，泵浦光的时域非相关性不只没有会升高量子态的品质，反而带来了诸多利益：起首，非相关光可以被视为年夜量自力单色光源的相位有关线性组合，这类特征打破了非线性彼此作用的简并性，招致光子对发生速度的晋升；其次，非相关

中国科年夜郭光灿院士团队正在磁力体系研究取患上新进展。该团队的董春华传授研究组经由过程磁振子与高频声子彼此作用，正在磁力体系中完成宽带磁声混淆频次梳。该研究结果于2025年11月13日颁发正在国际学术期刊《PhysicsReviewLetters》。磁振子体系因其可以或许与光学光子、微波光子、机器声子和超导量子比特等多种自由度完成彼此耦合，最近几年来已成为构建混淆量子体系的抱负平台。此外，磁振子体系哄骗自旋（而非电荷）作为信息载体，使其正在年夜范围、低功耗信息处置惩罚范畴备受存眷。研究团队此前采纳工艺成熟的钇铁石榴石微球作为磁振子微腔，经由过程磁-力学彼此作用，正在具备机器模式的谐振腔中试验发生了磁振子频次梳，解锁了磁子频次梳用于传感以及计量的后劲(Phys. Rev. Lett. 131, 243601 (2023))。然而，今朝普遍应用的YIG微球虽具备较低的磁振子损耗，并撑持高质量光学模式与长命命机器振动，但其球腔布局招致模式体积较年夜、非线性系数较低，从而限定了磁子频次梳的频谱宽度，也制约了磁振子体系向年夜范围、可扩大标的目的的成长。图1：a.磁力薄膜微腔与微波谐振腔之间的耦合示用意；b.微波-磁振子-机器声