郭光灿

利用标准硅基半导体集成电路工艺制备的电子器件，如硅基的晶体管和纳米机电谐振器，是现代电子产业的基石。随着超大规模集成工艺技术的发展，硅基电子器件的尺寸已进入纳米尺度，将会展现出不同于经典器件的量子效应。作为纳米尺度的新型功能电子器件的代表，硅基单电子/空穴晶体管和超高频纳米机电谐振器在量子计算、精密传感等方面有广泛的应用前景。特别值得一提的是，如果硅基单空穴晶体管被悬浮起来，其自身就可以作为超高频纳米机电谐振器。这样的复合结构器件不仅可以展现出单空穴隧穿的电学输运行为，还

中国科大郭光灿院士团队在量子测量研究中取得重要进展，该团队李传锋、项国勇研究组与德国、意大利以及瑞士的理论物理学者合作，在光子系统中首次实验使用纠缠集体测量（entangled collective measurement）将量子比特热力学系统中投影测量的反作用（back action）降至最小。相关研究成果于2020年11月16日发表在国际知名期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。对演化的相干量子系统上的一个可观测量进行两次投影测

中国科大郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，该团队李传锋、柳必恒研究组与奥地利Marcus Huber教授研究组合作，首次实现了高保真度32维量子纠缠态。该成果8月28日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。相比二维系统，高维量子纠缠态在信道容量上有着巨大的优势。然而要展示这一优势，必须要实现高保真度高维量子纠缠态的制备、传输与测量。此前在光学系统中人们广泛采用光子的轨道角动量、时间或频率自由度进行编码，但还没有一个系统能够同时很好的解决高维量子纠缠态的制

中国科大郭光灿院士团队在量子信道容量的研究中取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺等人与牛津大学Raj Patel资深研究员合作，首次设计并实验实现了一种特殊的“退相并擦除”（dephrasure）量子信道，并在该量子信道中验证了量子相干信息的不可加性。该研究成果2020年8月6日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。信道容量是通信领域最基本的问题，也是衡量通信信道在噪声环境中通信能力的一个关键参数。量子信道是指基于量子纠缠的信息通道，它不仅可用来传输通常意义下的经典信息

中国科大郭光灿院士团队首次实验实现了最优效率的多光子纠缠态检验，该团队李传锋、陈耕、许小冶等人构造了一种新的纠缠态测量方法，可以快速检验出实际制备的多体纠缠态相对于目标纠缠态的保真度，测量精度达到海森堡极限，更重要的是该方法所需测试样本数不会随着纠缠态规模增大而增加。该研究成果7月17日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子纠缠是量子通讯和量子计算研究中重要的资源，制备高质量的纠缠态是实现众多量子信息方案的基本前提。而如何刻画这些实际纠缠态的质量是实施相关量子信息

中国科大郭光灿院士团队在量子精密测量研究中取得重要理论进展。该团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授在量子磁力仪同时测量磁场矢量三个分量的平行纠缠方案中，找到了平衡不同参数测量精度间的最小制衡方法，首次给出同时测量磁场矢量三分量的最终理论精度极限。该研究成果于7月8日在线发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子磁力仪研究磁场测量的最高精度，是量子精密测量的一个重要应用。在数十年研究中，人们已经能够通过采用纠缠等量子资源在磁场单个分量测量中达到最高精度。但是

中国科大郭光灿院士团队任希锋副教授等人与南京大学祝世宁院士团队，及香港理工大学、华东师范大学等单位合作，在高维、多光子量子纠缠光源研究中取得了重大突破。6月26日，研究成果以Metalens-array-based high-dimensional and multi-photon quantum source为题发表在《Science》上。随着光量子信息技术的发展，现有的量子光源制备方案在提高纠缠维度以及纠缠光子数方面都面临着光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题

中国科大郭光灿院士团队在延长硅基自旋量子比特寿命（弛豫时间）研究中取得重要进展。该团队固态量子计算研究组郭国平教授、李海欧研究员等人与中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心王桂磊副研究员、美国加州大学洛杉矶分校姜弘文教授和美国纽约州立大学布法罗分校胡学东教授，以及本源量子计算公司合作，在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性：通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向，可以将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上。该研究成果发表在6月23日出版的国际物理学知名期刊《Phy

中国科大郭光灿院士团队在量子物理基础问题研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、许小冶等人与南开大学陈景灵教授合作，首次实现光子的偏振与其本体分离，进而实现两个光子偏振的无接触交换，揭示了“量子柴郡猫”的独特量子特性，加深了人们对“什么是物理实在”这一物理学基本问题的认识。该成果于6月15日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。经典世界中物体的物理属性，如质量、体积等，与物体的本体是不可分离的。然而在量子世界里情况有所不同。2013年的理论研究表明微观粒子的物理属性（如电子的

中国科大郭光灿院士团队在非厄米量子模拟研究中取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人在国际上首次实现了循环式宇称时间（PT，parity-time）对称量子模拟器的构建，并基于该模拟器观测到量子态在PT对称系统中的动态演化行为，为深入研究非厄米量子物理提供了有效的实验平台。该成果于2020年6月11日发表于国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。PT对称系统是一类由满足宇称时间反演不变的动力学哈密顿量所控制的物理系统。与常见的厄米系统相比，一方面PT对称系统同样具