郭光灿

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

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

中国科年夜郭光灿院士团队正在半导体量子点的量子态调控研究中取患上重要进展。该团队郭国平传授、李海欧传授与中国迷信院物理研究所张建军研究员和根源量子等互助，正在锗硅双量子点体系中完成了量子干预干与以及相关俘获(CPT)。试验上经由过程电场调控双量子点体系中的空穴自旋态，不只察看到了正在驱动以及非驱动前提下的CPT，还展现了纵向驱动场对CPT的重要调制效应(暗态调控以及奇偶效应)。该事情对基于半导体量子点体系的量子摹拟以及量子计较具备重要的引导意思。研究结果以“Quantum Interference and Coherent Population Trapping in a Double Quantum Dot” 为题，于8月12日正在线颁发正在国际纳米器件物理出名期刊《Nano Letters》上。量子干预干与是量子力学中波粒二象性的天然表示情势，凡是泛起正在原子标准上。量子干预干与的一个重要征象是CPT，它是由没有同跃迁路径之间干预干与相消惹起的，最先正在光学体系的三能级原子中被察看到。正在如许的三能级体系中，两个状况与第三个中心状况耦合，当驱动场的频次以及相位被准确调谐时，这两个状况就会造成与中心态解耦的叠加态，如许的叠加

中国迷信技能年夜学郭光灿院士团队正在量子丈量与传感研究中取患上重要进展。该团队李传锋、许金时、刘曌地等人初次提出并试验完成了量子夏克–哈特曼（Shack–Hartmann）波前传感器。经由过程重构双光子横向空间波函数，观测了位置纠缠光子对正在自由空间流传时振幅联系关系以及相位联系关系的能源学演变。该结果7月16日颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》上。光场相位漫衍的丈量是一个要害问题，出格是正在自顺应光学中，可用来校对像差的影响。研究团队正在经典波前传感方面做了一系列的事情，包含研究了基于光子玻姆轨迹试验安装的弱丈量波前传感，完成了更高的空间辨别率[Laser Photon. Rev. 14, 1900251 (2020); Opt. Lett. 46, 5352 (2021); Opt. Lett. 47, 2734 (2022)]，和提出并数值摹拟了基于弱丈量波前传感的纠缠光子波前重构[Phys. Rev. A 107, 042608 (2023)]等。经典光学中，夏克–哈特曼波前传感是一种普遍应用的相位丈量要领，它应用微透镜阵列，将光场正在部分空间的流传标的目的转换为聚焦光斑的位移，从而丈量获得光场

中国科年夜郭光灿院士团队正在腔光力体系研究方面取患上新进展。该团队的董春华传授研究组经由过程光子与声子彼此作用，正在腔光力体系中完成了多种非线性效应调控的频次梳。该研究结果于2024年4月19日颁发正在国际学术期刊《Physics Review Letters》。频次梳，即频次域上具备匀称距离的相关谱图，正在频次器量学、原子钟、光学测距与光通信、天文光谱校准、低噪声微波源、量子纠缠态等范畴中揭示出了广漠的使用远景。然而，具有高梳齿密度的微腔克尔频次梳尺寸凡是正在毫米量级，怎样完成具备更小尺寸、更小分量以及更低功耗的可集成低反复频次光频梳仍有待研究。图1：（a-b）光力晶体微腔和腔内的光学模式以及机器模式；（c）微腔内光力频次梳发生的道理示用意。针对这一迷信问题，研究团队基于硅光声晶体，哄骗光力彼此作用等多种非线性效应，如图1所示，为发生以及调控频次梳供给了一个可选的解决方案。腔光力学频次梳的反复频次依赖于机器振动频次，可以正在超小尺寸（约600 nm * 15 um）的器件中完成低反复频次，如图2所示。为了普及频梳宽度与梳齿密度，没有同频次的声子激光需求正在体系中被同时引发。为此，研究团队制备了高

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子隐形传态研究中取患上重要进展。该团队李传锋、刘曌地等人与芬兰图尔库年夜学的实践研究组互助，哄骗多体混淆纠缠胜利降服了情况噪声，完成了高保真度的量子隐形传态。该结果5月1日颁发正在国际出名期刊《迷信·进展》上。量子隐形传态是量子通讯的重要和谈，可以经由过程量子纠缠把未知的量子态举行长途传送。因为量子纠缠很懦弱，量子隐形传态容易遭到噪声影响。怎样正在噪声情况中完成高保真度的量子隐形传态是亟待解决的问题。此前，为相识决噪声情况中的开放量子体系退相关问题，研究团队基于巧妙的光路设计以及可编程空间光调制器，成长了一套对光子偏振以及频次举行完整调控的要领，从而完成了彻底可控的相位退相关量子摹拟器[Nature Co妹妹un. 9, 3453 (2018)]，并完成了基于非局域影象效应的降服噪声的量子隐形传态[Phys. Rev. A 102, 062208 (2020)], 然而非局域影象效应要求情况纠缠这类比拟严苛的量子资本，一般环境下无奈被餍足。基于以上结果，正在本事情中研究团队设计并完成了更普适的降服情况噪声的量子隐形传态。研究团队起首证实了，经由过程对单量子体系的情况

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子信息根蒂根基研究中取患上重要进展。该团队李传锋、柳必恒研究组与喷鼻港年夜学GiulioChiribella传授互助，正在光学体系中机关了量子演变与其反向演变的相关叠加，并证明其正在量子信道辨认方面的上风，该结果4月16日颁发正在国际出名学术期刊《物理评论快报》上。正在一样平常糊口中，时间肯定地从已往流向将来的看法不得人心。然而，支配宏观世界物体静止的物理定律并无特意区别时间的标的目的性。更详细来讲，经典力学以及量子力学的基本静止方程均是可逆的，转变一个能源学历程的时间坐标系标的目的（可能需求一路转变其余某些参数的标的目的）依然组成一个有用的演变历程。这被称为时间反演对称性，或许更精确地叫做静止反演对称性。例如，波函数ψ(x,t)是某个薛定谔方程的解，则当时间反演的复共轭ψ∗(x,−t)也一样餍足该薛定谔方程。正在量子信息迷信中，时间（静止）反演因其正在多时间点量子态、闭应时间曲线摹拟、未知量子演变反转等范畴的使用而备受存眷。然而，时间反演正在试验上难以完成。研究组将其延长到量子设备输出输入反转，正在光学体系中机关了一类量子演变历程，当互换该演变的量子设备输出输入端口时，所患上演变餍足初始演

中国科年夜郭光灿院士团队正在光量子行走范畴取患上重要进展。该团队李传锋、许小冶、韩永建等人与合胖综合性国度迷信中间董少钧和南边科技年夜学翁文康等互助，哄骗人工神经收集作为开放体系中混淆量子态的有用拟设，并经由过程革新天然梯度降落算法有用普及神经收集的训练效率，正在具备内禀高维布局的开放光量子行走体系中，初次完成高保真度混淆量子态重构。相干结果3月15日颁发正在国际出名学术期刊《迷信·进展》上。量子行走被以为正在量子摹拟以及量子计较中具备重要研究价值。近期研究标明，处正在特定噪声情况下的开放量子行走绝对于关闭景象，正在解决某些特定问题上具备显著的效率上风。充实开掘开放量子行走的计较以及摹拟才能，必需要对其演变状况举行完备描画。然而，传统的态层析要领其实不合用于具备必定范围的开放量子体系。缘故原由正在于，一方面是对混淆量子态的重构所耗损的物理资本随体系范围呈指数增加，另外一方面，正在年夜范围量子体系中难以完成完备态层析所必须的完整丈量。是以，怎样高效表征混淆量子态是各个试验系统都面对的重年夜应战。比来，基于人工神经收集进修开放量子体系的要领无理论上被提出。然而，跟着体系范围一直增长，神经收集要坚持对其混淆量子态的高表白才能就需求

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子态辨别研究中取患上重要进展。该团队李传锋、项国勇、侯志博研究组正在最小资本耗损的量子态辨别问题中初次提出了全局最优自顺应计谋，并成长了自顺应团体丈量试验技能，试验成果相比国际最佳要领节流约30%资本。该研究结果于3月14日正在线颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。量子世界的一个焦点特性是两个量子态一般没有正交，且没有正交的量子态不克不及完善区别，这一方面为量子信息技能保险性供给了保证，另外一方面也使患上量子态区别成为量子信息迷信中有应战性的根蒂根基问题。现实量子信息使命中凡是思量最小耗损量子态辨别问题，即正在给定辨别不对率要求下，怎样设计最优丈量计谋使患上平均耗损量子态拷贝数起码。以后国际上最佳丈量要领是最优固定丈量，即对一切耗损资本采纳不异丈量。这类要领第一个局限性是固定丈量，不克不及充实哄骗丈量历程中获得的信息；第二个局限性是局域丈量，不克不及全局提取量子态信息。项国勇等人针对上述局限性起首提出全局最优自顺应计谋，既充实哄骗了丈量历程获得的信息，也将局域丈量拓展到团体丈量。并基于丈量轮次平移对称性，给出了该自顺应计谋的疾速收

中国迷信技能年夜学郭光灿院士团队正在中红外波段量子纠缠的制备与表征研究中取患上重要研究进展，该团队史保森传授、周志远副传授及其互助者初次制备了3微米中红外波段时间-能量纠缠光子对并演示了双光子Hong-Ou-Mandel干预干与。该结果以“Quantum entanglement and interference at 3 μm”为题于3月6日正在线颁发正在国际出名学术期刊《Science Advances》上。光量子信息技能的成长离没有开量子光场的发生、调控与探测。只管近红外波段（0.7um∽2.5um）相干技能的成长已绝对成熟，但鲜有其它波段非经典光子对/单光子制备、调控以及探测的事情报导。最近几年来，科研事情者起头慢慢摸索量子信息正在中红外光谱范畴使用的实践以及试验研究，发明中红外非经典光子源与传统通讯、成像以及传感技能相联合，可以发生新的通讯技能以及探测、感知手腕，这是由于：1.中红外波段笼罩了险些一切物资份子的振动光谱，具备份子的“指纹”特性，可用于物资身分判定以及阐发；2.中红外波段海涵多个重要的年夜气通讯传输窗口，合适远间隔自由空间光通讯以及遥感探测；3.温度为115K∽1150K的黑体辐射中间波长正在中红外