郭光灿

中国科年夜郭光灿院士团队正在面向光纤以及自由空间混淆信道量子通讯研究方面取患了重要进展：该团队史保森传授、周志远副传授课题组与河南省量子信息与量子暗码重点试验室研究团队互助，胜利制备了光纤通讯波段以及中红外自由空间通讯波段双色偏振纠缠光子，并正在试验室演示了基于光纤以及自由空间混淆信道的量子密钥分发，为全地利六合一体化量子收集的构建供给了技能支撑。这项结果7月8日正在线颁发正在《Laser Photonics Review》上[Laser Photonics Rev. e0038(2025)]。基于卫星以及光纤收集可以构建六合一体化的量子收集。以后的研究首要基于近红外波段纠缠光源，因为受较强的太阳配景辐射影响，首要正在夜间事情。将光子波长拓展到中红外波段，可以年夜幅度地升高太阳配景辐射的滋扰，有助于全地利六合一体化量子收集的构建。然而受限于单光子探测器的技能程度（该波段尚无成熟的贸易化单光子探测器，今朝正在试验室研制的超导单光子探测器需求正在极高温的前提下事情），今朝开展中红外波段量子光源的制备以及表征事情难度极年夜。怎样完成高效率、低噪声的中红外光子探测是完成中红外波段量子通讯研究亟需解决的问题。经由过程

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子互联范畴取患上重要进展。该团队任希锋传授研究组初次胜利完成了两个光量子集成芯片之间的量子受控非门（CNOT门）隐形传输。该结果于7月8日颁发正在物理学出名期刊《物理评论快报》上。构建年夜范围量子收集的要害正在于完成高集成度、可扩大的量子节点，和节点间高保真度的量子互联。光量子集成芯片是完成此收集极具远景的平台。正在此收集中，没有同节点量子比特间的量子门操作相当重要，而最具应战性的即是完成高保真的CNOT门隐形传输以纠缠长途量子比特，这是漫衍式量子计较的焦点步骤。实在现历程极其庞大：需正在两个量子节点间同享纠缠光子对，并正在每一个节点内履行高精度、庞大的片上线性光学量子操作，对器件机能要求极高。为解决这一难题，研究团队基于硅基光子芯片制备了量子纠缠光源，并经由过程单模光纤将此中一个光子传输至另外一芯片。尤其要害的是，团队采纳了高维量子编码技能，显著简化了单个节点外部所需的线性光学量子操作，从而确保了片间CNOT门隐形传输的胜利完成。研究团队哄骗量子态层析以及量子历程层析技能，对所完成的片间隐形传输逻辑门机能举行了严酷验证：正在5米光纤互联间隔下，门控态保真度高达95.6

中国科年夜郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组与国网安徽电科院王恩德博士互助应用里德堡原子电场传感器丈量了电弧MHz级射频旌旗灯号频谱，为电弧丈量供给了量子紧密丈量的新要领。相干结果7月2日以“Measurement of arc rf signals based on Rydberg atoms”为题颁发正在国际出名学术期刊《Physical Review Applied》上。电弧妨碍是电力体系中电气火警的首要诱因，突显了实时检测此类妨碍的紧急性。传统电弧妨碍检测要领基于体系电流以及电压参数，正在数据收罗历程中常对现有电力体系形成滋扰；而经由过程丈量电弧射频旌旗灯号则可规避此类滋扰问题。相较于传统金属天线，基于里德堡原子的电场传感用具备非金属性、自校准性以及各向异性特性，实践上正在事情带宽、活络度等要害指标上揭示出显著上风。图 1 ：物理模子图。（a）为三光子引发能级示用意。（b）为试验安装示用意。（c）为电弧射频旌旗灯号产生电路示用意。研究团队体系地研究了里德堡原子传感器对电弧射频旌旗灯号的相应特征，并比照了传统金属天线与里德堡原子天线对电弧旌旗灯号的相应，如图2所示，证明了其丈量成果与传统金属天线高度

中国科年夜郭光灿院士团队正在中性原子量子信息研究范畴取患上重要进展。该团队李传锋、王健研究组哄骗光纤微腔与中性原子的普塞尔（Purcell）区域耦合，完成了超快高保真度的原子态读出，其速率以及保真度均制造公然报导最高纪录。该结果以“Ultrafast High-Fidelity State Readout of Single Neutral Atom”为题于6月20日颁发正在国际出名学术期刊《物理评论快报》上，并入选编纂保举论文（Editors suggestion），同时美国物理学会Physics网站以“Enhanced Light Emission Improves Atom Readout”为题对该事情举行报导，称颂本事情“have demonstrated a readout technique that achieves unprecedented speed and accuracy. The approach’s key innovation is a technique for boosting the atom’s rate of photon emission”。中性

近日，中国科年夜郭光灿团队正在高机能片上光频梳的研究中取患上重要进展，该团队的董春华课题组结合南开年夜学薄方课题组，初次正在铌酸锂微腔中结合调控电光效应、克尔非线性以及拉曼散射，完成了一种新型自锁定拉曼-电光微梳（REO microcomb）的构建方案。该微梳无需内部电子反馈，便可自顺应锁定，完成凌驾300nm光谱宽度以及26.03GHz反复频次，揭示出杰出的相关性以及可调性。相干结果以Self-locked broadband Raman-electro-optic microcomb为题，于5月24日颁发正在《天然·通信》上。光频梳是一类由等间距频次线构成的光源，是古代光通讯、紧密丈量以及根蒂根基物理研究的重要东西。传统光频梳凡是基于体积复杂的锁模激光器，难以集成。最近几年来，集成光子学成长鞭策了克尔光梳以及电光光梳正在芯片上的完成，但它们正在宽谱输入、低噪声波动性等方面仍面对应战，尤为正在高泵浦前提下易遭到拉曼散射等寄生非线性效应的滋扰。图1. 宽带拉曼电光微梳道理示用意本事情中，研究职员提出了一种新型自锁定宽带拉曼-电光（Raman-electro-optic，REO）微梳天生机制，经由过程正在单个铌酸锂微

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子非局域性研究方面取患上重要进展，该团队柳必恒研究组与瑞典隆德年夜学Armin Tavakoli博士团队互助，正在试验上完成了高保真度高维多光子纠缠态制备，并初次观测到真高维多体非局域性的存正在。该事情5月30日颁发正在国际出名期刊《天然·通信》上。量子非局域性是量子力学最粗浅的征象之一，展现了量子物理与经典物理本色上的区分，同时也为量子信息的保险供给了保证。恒久以来，非局域性的试验研究首要集中正在两个粒子以及二维体系（即“量子比特”）之间。而真实世界中的很多量子历程触及多个粒子以及更高维度，这象征着高维多系统统不只是基本迷信问题的重要延长，也为晋升量子体系的信息处置惩罚才能、抗滋扰才能以及通讯容量供给了可能。然而，因为高维度与多系统统带来的庞大度急剧增长，这一范畴的试验研究不断面对伟大的应战。为霸占上述应战，研究团队提出并完成了一种基于“路径不成区别性”道理的高维多体纠缠态制备要领。该方案哄骗光子的路独自由度编码三维量子态，并经由过程偏振节制完成二维立体中没有同路径间的高效互换操作，从而正在坚持高度相关性的同时显著普及了体系波动性与操控精度。经由过程该要领，试验胜利制备了三光子三

中国科年夜郭光灿院士团队正在真多体非经典量子丈量研究中取患上重要进展。该团队项国勇、侯志博研究组以及复旦年夜学朱黄俊研究组初次无理论大将真多体非经典性从量子态扩大到量子丈量，并试验完成了基于二维光量子行走的真三体非经典丈量，用于三拷贝量子态预计使命中；试验保真度超出最优二可分丈量11个标偏。相干研究结果于5月28日正在线颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》上。非经典联系关系是量子世界区分于经典世界的焦点特性，是量子力学的焦点根蒂根基问题，也是许多量子信息处置惩罚使命的要害资本。完成非经典联系关系的传统体式格局是对纠缠量子态做局域丈量。正在多体景象下，非经典联系关系具备多种情势。此中真多体非经典联系关系不克不及分化为局部子体系之间的联系关系，是多体量子体系中最强的联系关系，于是备受存眷。真多体纠缠量子态可以或许揭示出真多体非经典联系关系，并正在量子非局域性查验、量子收集、量子暗码以及量子紧密丈量中具备重要使用价值。除了了量子态，非经典联系关系也能够存正在于量子丈量中。量子团体丈量相比可分丈量具备更强的信息提取才能，纵然被丈量子系统子体系之间没有存正在任何干联。这类超出可分丈量的信息提取才能只能来历于量子丈量中的非经典联系关系。今朝国际上曾经试验完成了两拷贝集

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子信息研究中取患上重要进展，该团队柳必恒研究员课题组与根源量子互助，正在光学以及超导两个量子体系中完成真多体纠缠子空间的设备有关表征，实现了五比特纠错码码空间的自查验。该事情5月14日颁发正在物理学国际期刊《物理进展讲演》（Reports on Progress in Physics）上。正在量子信息范畴，真多体纠缠态作为量子纠缠的最强形态，要求体系中肆意两个子体系间均存正在纠缠联系关系。由其组成的真纠缠子空间具备重要使用价值，出格是可以用于设计量子纠错码，经由过程将量子信息编码正在子空间中，防止因部分退相关招致的不对散布。然而，与两体纠缠态及真多体纠缠态的表征没有同，真纠缠子空间的实践阐发东西以及试验验证要领仍处于空缺状况。虽然基于贝尔没有等式的自查验要领已胜利使用于量子纠缠态的设备有关认证，但将其拓展至少体纠缠子空间仍面对重年夜应战。图1（a）逻辑子空间以及（b）量子自查验示用意近期，实践偕行构建了基于波动子码框架的新型贝尔没有等式，该方案可完成对纠缠子空间的普适性表征——子空间内肆意量子态（包含混态）均能最年夜水平违反该没有等式，从而为真纠缠子空间的自查验供给了实践依据。为验证这

中国科年夜郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组正在冷里德堡原子气体中观测到多体彼此作用诱导的怪异点与迟滞轨迹，展现了非厄米多体物理中的电荷宇称对称性破缺征象。相干结果4月13日以“Exceptional point and hysteresis trajectories in cold Rydberg atomic gases”为题颁发正在国际出名学术期刊《Nature Co妹妹unications》上。电荷宇称对称性是粒子物理学中一种重要的离散对称性。当某些物理历程正在电荷宇称变换下表示错误称时，即称为电荷宇称对称性破缺，好比：中性K介子（K⁰）衰变以及B介子衰变等。研究电荷宇称对称性破缺无利于懂得天然界中的物资-反物资错误称性机制，和发明超出尺度模子所预测电荷宇称破缺源。里德堡原子依附其伟大的电偶极矩以及优秀的量子相关特征，为摹拟以及研究对称性破缺征象供给了抱负的量子多系统统平台。值患上注重的是，里德堡原子间的长程彼此作用可以诱导分外的量子耗散通道，这使患上正在试验上构建可控的多体非厄米量子体系成为可能，为研究怪异点及其相干非均衡能源学举动斥地了新路子。丁冬生等人正在冷里德堡原子体系中哄骗多体相

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子椭圆偏振成像研究中取患上重要进展：该团队史保森传授、周志远副传授课题组将高质量偏振纠缠光源与经典偏振成像技能相联合，正在弱光场下完成了对周期性漫衍各向同性资料双折射特征的观测，而且展示了正在划一光强情况下，该体系相较于经典丈量体系具有更高的探测精确度及抗杂散光滋扰才能。这项结果于4月4日正在线颁发正在国际出名期刊《Npj quantum information》上。偏振成像技能可以或许捕获资料中与偏振相干的特征，显著加强传统成像中难以区别的配景与方针比照度，并能丈量惯例成像无奈探测的光学常数、手性特性、应力应变漫衍等参数，其使用规模涵盖根蒂根基物理研究和方针辨认、应力检测、生物医学诊断以及遥感等前沿范畴。正在偏振成像中引入量子光源照明为普及丈量精度斥地了一条新的路子，出格是正在低照度范畴，科研职员已无理论及试验上证实特定的量子光源正在划一光照强度下具有打破尺度量子极限的才能，且纠缠光子源的非局域特征正在长途操控范畴一样具备重要意思。到今朝为止，量子成像事情的重点是准确丈量被测样品的内部外形，与偏振相干的量子研究年夜多聚焦正在对匀称资料的单点双折射特征检测，而将偏振成像与量子纠缠相