郭光灿

  • 中国科大实现基于非局域性的量子电路等价性检验

    中国科年夜郭光灿院士团队正在量子电路等价性试验研究中取患上重要进展。该团队李传锋、柳必恒等人与清华年夜学魏朝晖助理传授互助,完成了基于贝尔非局域性的量子电路等价性查验。该事情于12月23日颁发正在国际出名期刊Physical Review Letters上。量子电路模子是量子计较中普遍使用的实践模子。断定两个自力量子电路可否完成不异功用是一个根蒂根基性问题。近似于经典计较的电路等价性问题,量子电路等价性查验关于断定量子算法编译精确性以及晋升量子电路优化效率相当重要。此前,纵然正在量子电路外部布局已知的环境下,等价性查验仍被证实是QMA-hard问题。现实场景中,量子电路外部布局每每不成间接察看,使患上该问题更具应战性。图1. 量子电路等价性查验和谈观点图。图2. 没有同3-比特量子电路等价性验证明验成果。为解决上述难题,研究组提出了一种联合量子电路间隔器量以及贝尔非局域性的全新方案。该方案将待丈量子电路拔出尺度贝尔测试中,经由过程丈量其对非局域性的影响来器量没有同待测电路之间的间隔,终极实现等价性查验。该试验中,试验职员正在8×8维的光子体系中机关了Hadamard门,Toffoli门构成的通用量子门调集

    研究进展 2024年12月25日
  • 中国科大观测到里德堡原子系统临界点的预警信号

    中国科年夜郭光灿院士团队正在强彼此作用里德堡原子体系的研究中取患上重要进展。该团队史保森、丁冬生课题组正在里德堡原子驱动耗散体系中察看到了临界点的晚期预警旌旗灯号。相干结果12月9日以“Early warning signals of the tipping point in strongly interacting Rydberg atoms”为题颁发正在国际出名学术期刊《Physical Review Letters》上。庞大体系具备显著的非线性以及涌现性,正在靠近临界点时常随同突发性变迁,这类征象贯串于生态、天气、经济等多个范畴。当体系逐渐靠近临界点时,其外部能源学特征会产生显著变迁,例如稳定加强或相应速率减慢,这些特性被提掏出来并用作晚期预警旌旗灯号。预警旌旗灯号不只展现了体系靠近临界状况的本色,还为预测渐变以及拟定应答计谋供给了要害依据。然而,庞大体系的举动具备非线性以及高度联系关系性,捕获这些旌旗灯号并完成精确预测依然是迷信研究中的一年夜应战。里德堡原子体系因其具备庞大互联性、强非线性以及涌现举动,是研究庞大体系临界征象的抱负试验平台。丁冬生等人哄骗双音微波电场驱动里德堡原子,胜利提取了临界点到来前的晚期预

    研究进展 2024年12月17日
  • 中国科大提出并实现面向任意长程耦合的片上频率合成维度

    中国科年夜郭光灿院士团队正在片上光学摹拟范畴取患上重要进展。该团队李传锋、唐建顺等人正在基于薄膜铌酸锂光芯片的频次合成维度研究中,提出将摹拟的格点限定正在一个腔模内的新要领并举行了试验验证,极年夜地升高了片上频次合成维度的频次要求。该结果12月5日颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》上。以光为载体的频次合成维度是最近几年来鼓起的一种摹拟手腕,用于研究不容易间接接触或观测的物理体系,对验证实践以致预测物理征象具备重要意思。正在很多事情中,研究者用含电光调制器的光纤环腔完成频次合成维度,此中以距离为自由光谱规模(FSR)的模式作为格点,用电光相位调制引入格点之间的彼此作用,其调制频次凡是为FSR的整数倍。同时,薄膜铌酸锂芯片有高电光系数的自然前提,和高波动性以及强可扩大性的上风,很是合适作为频次合成维度的平台。然而,光芯片上的腔是非,FSR年夜,招致之前的要领所需的调制频次很高(10GHz或更高),对片上的调制效率和配套的设备都提出很是高的要求。出格是存正在长程耦应时,所需的频次将进一步翻倍,极年夜地阻碍了片上频次合成维度的成长。正在本事情中,研究组为了减缓这一坚苦,提出可以经由过程应用远小于一个腔模宽度的调

    研究进展 2024年12月10日
  • 中国科大实现基于马约拉纳零模的琼斯多项式计算

    中国科年夜郭光灿院士团队正在拓扑量子计较范畴取患上重要进展。该团队李传锋、许金时、韩永建、孙凯等人与英国利兹年夜学Jiannis Pachos传授互助,哄骗自立搭建的光量子摹拟器计较了基于马约拉纳零模拓扑布局的琼斯多项式。研究团队经由过程摹拟马约拉纳零模的编织操作,计较了没有同拓扑布局的扭结对应的琼斯多项式,所患上的琼斯值可以完成对没有同扭结布局的区别。该结果12月5日颁发正在《物理评论快报》上。琼斯多项式是扭结的一个重要拓扑没有变量,它可以被用来区别没有同的扭结布局。同时,庞大拓扑布局的琼斯多项式计较是一个#P-hard问题,应用经典算法难以求解。不外,哄骗马约拉纳零模这一非阿贝尔肆意子体系,可以经由过程构建响应的编织操作来计较扭结的琼斯多项式。没有同于三维空间中互换两个全同的玻色子或费米子,体系全体波函数仅会多出一个全体相位;关于二维空间中具备特殊性子的“非阿贝尔肆意子”,其互换后的全体波函数会履历一个幺正变换,是以,可以经由过程对非阿贝尔肆意子的互换操作机关量子门,完成具备自然容错特征的拓扑量子计较。已有年夜量的试验事情研究了马约拉纳零模的物理特征,但因为试验资料及技能的要求极高,经由过程编织马约拉纳零模完成特

    研究进展 2024年12月10日
  • 中国科大发现相互作用增强超辐射相变的新机制

    中国科年夜郭光灿院士团队易为传授研究组正在超冷原子及开放系统相变的实践研究中取患上重要进展,展现了原子-腔混淆体系中彼此作用加强超辐射相变的新机制。相干结果以“Interaction-Enhanced Superradiance of a Rydberg-Atom Array”为题,于12月9日颁发于国际学术期刊《物理评论快报》。超辐射相变最先可追溯到半个世纪后人们对Dicke模子的研究。正在Dicke模子中,相互间无彼此作用的原子与光场耦合,当耦合加强至阈值时,系统中泛起失常态到超辐射态的持续相变——正在超辐射态下,原子的引发态以及光场均呈高占领状况。近似的征象一样存正在于开放量子体系的稳态中,而最近几年来超冷原子气体量子调控以及量子摹拟方面的进展,极年夜地鞭策了对开放量子体系超辐射相变的摸索。正在近期的实践以及试验中,研究者发明正在量子气体-光腔的混淆体系中,量子统计对超辐射相变有重要影响。然而,这些体系的原子间凡是没有存正在彼此作用或彼此作用较弱。是否存正在某种机制,令原子间彼此作用显著影响开放体系的稳态超辐射相变,这无理论上是一个重要问题。图1. (a) 稳态相图,由光子数描画;(b) 没有同腔耗散κ下的

    研究进展 2024年12月10日
  • 中国科大实现碳化硅中改性双空位色心的鲁棒共振激发

    中国科年夜郭光灿院士团队正在碳化硅色心的制备以及高温共振引发研究方面取患上重要进展。该团队李传锋、许金时等人哄骗聚焦氦离子束注入联合二次退火技能,胜利制备出单个碳化硅双空位色心阵列,并发明此中一类改性的双空位色心(PL6)具备鲁棒的共振引发谱以及低的光电离速度。这一结果关于鞭策基于碳化硅色心的量子收集使用具备重要意思。研究结果以“Robust single modified divacancy color centers in 4H-SiC under resonant excitation”为题,11月22日颁发正在国际出名期刊《天然·通信》上。碳化硅的双空位色心是由一对相邻的碳-硅原子缺掉所造成,具备长自旋相关时间以及高自旋抉择性的光跃迁,是构建自旋-光子界面的重要候选系统。因为空位缺陷的格点位置没有同,平凡的双空位色心有四种变体,划分定名为PL1至PL4。研究标明,正在共振引发前提下,这些平凡双空位色心的电荷态会变患上没有波动,进而影响自旋-光子界面的构建效率。值患上注重的是,碳化硅中还存正在一类光谱规模以及自旋态与平凡双空位色心相似,但具备奇特性子的自旋色心,这种色心被称为改性双空位色心(modi

    研究进展 2024年11月25日
  • 中国科大实现耦合高度可调的二维硅基量子点阵列

    中国科年夜郭光灿院士团队正在硅基量子点阵列的二维扩大及其耦合可调性研究中取患上重要进展。该团队郭国平传授、王保传特任副研究员等人与根源量子计较有限公司互助,胜利研制出一种具备高度耦合可调的二维硅基量子点阵列,初次正在硅量子点阵列中完成了对比来邻和次近邻耦合的自力年夜规模调控。这一研究结果对鞭策硅基半导体量子计较研究具备重要意思。相干研究结果以“Highly Tunable 2D Silicon Quantum Dot Array with Coupling beyond Nearest Neighbors”为题,于10月14日正在线颁发正在国际期刊Nano Letters上。硅基半导体量子点以其较小的特性尺寸以及与古代半导体系体例造工艺的兼容性,具有年夜范围扩大量子比特数目的后劲,成为完成实用化量子计较以及量子摹拟的重要候选方案之一。近两年来,硅基自旋量子比特正在向容错量子计较成长的历程中取患了重猛进展,包含完成凌驾容错阈值的单比特以及双比特量子门,和基于线性阵列的多比特通用量子门操控。为了进一步鞭策硅基半导体量子计较的成长,完成量子比特的二维耦合扩大显患上尤其重要。然而,因为小尺寸带来的创造应战和实

    研究进展 2024年10月30日
  • 中国科大开发人工神经网络算法实现对低温电子器件与电路的高精度建模与验证

    日前,中国科年夜郭光灿院士团队固态量子计较研究组郭国平传授与微电子学院iGaN试验室孙海定传授互助,开发并优化了一套人工神经收集算法并使用于射频功率器件及其电路的设计与试验验证,并正在超宽温域规模得到器件级以及电路级的高精度建模。团队提出了基于人工神经收集(Artificial Neural Network, ANN)算法的氮化镓(GaN)基高电子迁徙率晶体管(HEMT)器件正在宽温域(极高温4.2K至室温300 K)的建模要领,完成了对GaN基HEMT直流以及射频特征的疾速、高精度建模,并完成了对器件要害机能指标超99%精度的预测。基于该紧凑型器件以及模子,团队进一步设计以及制备了GaN基单片微波集成电路(MMIC),验证了该模子正在电路级的泛化才能以及鲁棒性。这项研究结果以“Accurate Modelingof GaNHEMTs and MMICs for Cryogenic Electronics Applications Utilizing Artificial Neural Network”为题,颁发于功率电子学范畴重要期刊《IEEE电力电子新兴以及精选主题杂志》(IEEE Journal

    研究进展 2024年10月17日
  • 中国科大实现噪声增强的里德堡原子电场探测

    中国科年夜郭光灿院士团队正在基于里德堡原子的微波传感标的目的取患上新进展。该团队项国勇、邹长铃等人研制出一种新型的噪声鲁棒且可完成持续探测的里德堡原子微波探测安装,哄骗了里德堡原子系综里多体效应惹起的强彼此作用,完成强微波配景噪声下待探测弱旌旗灯号的显著加强以及信噪比晋升。该结果以“Nonlinearity-enhanced continuous microwave detection based on stochastic resonance”为题,10月11日颁发正在国际学术期刊《迷信进展》上。噪声加强的非线性微波传感相较于传统的微波天线技能,基于里德堡原子的微波传感因为其高活络度、尺寸小、高抉择性、频谱笼罩宽等上风,最近几年来获得了学术界普遍的存眷。然而到今朝为止,年夜量的研究事情只是正在试验室无噪声或许噪声程度很低的环境下举行微波丈量或许通讯,面临外场前提下庞大的噪声情况以及电磁滋扰,其丈量效果以及活络度城市年夜打扣头。是以,成长正在抗滋扰机能上具备实用化后劲的原子微波吸收机是里德堡微波传感范畴的孔殷需要。正在后期基于里德堡原子微波传感的研究根蒂根基上,项国勇等人联合基于随机共振实践以及里德堡原子系综里的多

    研究进展 2024年10月12日
  • 中国科大基于固态量子存储实现跨越7公里的分布式光量子计算

    日前,中国科年夜郭光灿院士团队正在量子收集范畴取患上重要进展。该团队李传锋、周宗权、柳必恒等人基于多模式固态量子存储以及量子门隐形传送和谈正在合胖郊区完成了逾越7千米的非局域量子门,并演示了漫衍式的Deutsch-Jozsa算法及量子相位预计算法。该结果10月2日颁发正在国际期刊《天然·通信》上。漫衍式量子计较是解决量子计较可扩大性难题的一条可行路径,它经由过程非局域量子门毗连自力的量子计较节点,从而整合量子收集中的算力资本来完成量子计较范围的晋升。然而,非局域量子门今朝仅正在数十米的标准下完成试验演示,无奈餍足正在年夜标准量子收集中整合算力资本的需要。正在该事情中,研究团队基于量子门隐形传送和谈来成立两个量子节点之间的非局域量子门。两个量子节点之间的直线间隔为7千米,划分位于中国迷信技能年夜学东校区(简称中国科年夜)以及合胖市年夜蜀山东侧(简称年夜蜀山)。研究团队起首正在两节点间应用通讯波段光子以及专线光缆举行了量子纠缠态的长途分发。随后,中国科年夜节点以及年夜蜀山节点划分履行当地的两比特量子门操作。中国科年夜节点采纳掺铕硅酸钇晶体完成纠缠光子的存储,直到吸收到年夜蜀山节点的丈量成果,并凭据这一成果履行响应的单比特门操

    研究进展 2024年10月6日