郭光灿

中国科大郭光灿院士团队研制出完全可控的相位消相干量子模拟器。该团队李传锋研究组与芬兰图尔库大学的理论研究组合作，成功研制出光子频率和相位均可调控的量子模拟器，通过编程控制即可实现任意的相位消相干过程。该成果8月27日发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。经典计算机的基本单元是比特，其值可以是0或1。环境干扰导致比特的值由0变为1，1变为0时，就会出错。而量子计算机的基本单元是量子比特，可以处于0和1的叠加状态。环境干扰下即使0和1能够保持不变，量子比特依然会

中国科大郭光灿院士团队在量子存储领域取得重要进展，该团队李传锋、周宗权等人成功研制出多自由度并行复用的固态量子存储器，在国际上首次实现跨越三个自由度的复用量子存储，并展示了时间和频率自由度的任意光子脉冲操作功能。该成果8月24日发表在国际权威期刊《自然•通讯》上。由于不可克服的光纤信道损耗，目前地面安全量子通信距离被限制在百公里量级。基于量子存储器的量子中继方案可以有效克服信道损耗从而拓展量子通信的工作距离，所以量子存储器是未来长程量子通信和量子网络的核心器件。量子网

中国科大郭光灿院士团队再创量子精密测量领域最高测量精度，该团队李传锋、陈耕等人与南京大学合作者优化量子弱测量的测量方法，把单光子克尔效应测量精度再次提升接近一个量级，实验结果首次逼近了最优海森堡极限。该研究成果8月8日发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。利用有限的资源实现更高的测量精度是科学发展的重要需求，量子精密测量是近年来在此需求驱动下兴起的量子信息领域的新方向。量子精密测量的重要目标是使测量精度反比于单次测量所使用的光子或原子等的数目n，即达到海森堡极限精度。

中国科大郭光灿院士团队在量子资源研究中取得重要进展，该团队李传锋、项国勇研究组与新加坡南洋理工大学、北京大学、清华大学的合作者提出量子相干性（quantum coherence）与量子关联（quantum correlation）之间的循环转化方法，并在光子系统中实验验证了该方案。该研究成果于8月2日在线发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。不同物理资源之间转换一直是物理学研究的一项重要内容。其中最著名的例子就是由热能转换成动能的蒸汽机的发明。

中国科大郭光灿院士团队在量子通信研究中取得新进展，该团队李传锋、柳必恒等人首次利用四维纠缠态实现量子密集编码，达到2.09的信道容量，创造了当前国际最高水平。该成果充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势。该成果7月20日发表在国际权威期刊《科学·进展》上。量子密集编码是最重要的量子保密通信过程之一。以比特系统为例，初始时A和B两人共享一对纠缠光子，A编码2比特的经典信息在其光子上，并把光子发送到B，然后B对其手里的两个光子进行贝尔基测量，解码得到A发送的2比特信息。在这

中国科大郭光灿院士团队首次在量子行走中直接测量拓扑不变量：该团队李传锋、韩永建、许小冶等人提出基于时间复用的新型量子行走方案，建成了50步的光学量子行走实验系统，并基于该系统首次直接测量具有手征对称性的量子行走中的体拓扑不变量。该成果6月26日发表在《物理评论快报》上。量子行走是量子信息领域的重要研究方向，理论上已经证明基于该模型可以实现普适的量子计算。尽管目前已有多种实现量子行走的物理系统，但如何提高其行走规模一直是个重大难题。李传锋研究组通过多年尝试，成功建成可以

中国科大郭光灿院士团队在包含双折射晶体的干涉理论和实验研究中取得重要进展，该团队史保森教授、周志远副研究员等首次建立了双折射干涉仪的量子理论模型，揭示了光子在双折射干涉仪中的干涉行为，并在实验上得到完美的验证。这项研究成果6月26日发表在国际物理权威期刊《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 120,263601(2018)]。干涉仪是现代科学技术不可缺少的工具，被广泛用于研究光学以及相关的其它科学领域。自狄拉克时代起，人们就对光子的干涉行为

中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组在量子力学基本问题研究中取得新进展，该实验室李传锋、柳必恒等人与西班牙、匈牙利和德国的理论物理学家合作，首次实验证实了量子力学中强于二值关联的存在。该成果5月4日发表在《物理评论快报》上，并入选“编辑推荐文章”。20世纪著名物理学家约翰·惠勒曾经提出一个令人深思的论断“万物源于比特（It from bit）”。这种观点认为信息是非常基本的，宇宙万物（包括任何粒子和场，甚至时空）都起源于信息的基本单元——比特。

中国科大郭光灿院士团队在非互易光子器件研究方面取得重要进展。该团队的董春华研究组首次利用回音壁模式微腔中腔光力的非互易特性，实现了全光控制的非互易多功能光子器件，并首次实现集成光学定向放大器。该成果于5月4日在线发表在国际权威期刊《NatureCommunications》上。光在一般介质中具有双向传输的互易性，而打破这种互易性，即实现对光传输方向的非互易性，在经典和量子信息处理中具有重要意义。光环形器、隔离器、定向放大器等是典型的非互易器件。其中光环形器

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进展，该团队李传锋、项国勇研究组与复旦大学、北京理工大学、南京邮电大学的合作者提出基于光子量子行走的确定性集体测量方法，在实验上实现了目前国际上最高效的量子态层析测量。该研究成果4月12日在线发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。 量子测量是提取量子系统信息必不可少的手段，因此探索量子测量的能力和局限性对不确定性关系、非局域性等量子物理基本问题研究以及量子计量、量子成像、引力波探测等应用都具有重要意义。由