郭光灿

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

中国科年夜郭光灿院士团队正在里德堡原子开放体系的研究中取患上重要进展。该团队史保森、丁冬生课题组与诺丁汉年夜学李伟斌传授、华东师范年夜学白正阳副研究员、英国杜伦年夜学的Charles S. Adams传授互助，正在里德堡原子开放系统察看到了遍历性破缺征象。相干结果3月1日以“Ergodicity breaking from Rydberg clusters in a driven-dissipative many-body system”为题颁发正在国际出名学术期刊《Science Advances》上。物理体系凡是因为遍历性（ergodicity）会弛豫到均衡态，进而可观丈量随时间再也不变迁，可察看量正在相空间中会疾速寻觅新的固定点。但也会有破例环境泛起，例如，正在可积以及多体局域化体系中，破缺的遍历性可以按捺体系均衡以及热化。研究遍历性破缺对金融收集中的市场崩塌以及恢复、神经收集中的年夜脑癫痫、和庞大体系临界跃迁的预警等举动具备必定启迪以及参考。里德堡原子具备长程彼此作用，可作为抱负的多系统统研究非遍历能源学举动。正在驱动耗散的里德堡原子体系中，体系会因为里德堡原子的堆积泛起非均衡的永劫间震动相，如图1所

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子丈量的根蒂根基研究中取患上重要试验进展。该团队李传锋、项国勇、侯志博研究组与复旦年夜学朱黄俊传授互助，初次试验演示一组没有等价的彼此无偏量子丈量具备没有同信息提取才能。该研究结果于2024年2月21日正在线颁发正在国际权势巨子期刊《物理评论快报》上。基于彼此无偏基的量子丈量，又称为彼此无偏丈量或互补丈量，正在根蒂根基研究以及量子信息处置惩罚中阐扬着相当重要的作用。要是两组彼此无偏基不克不及经由过程酉变换彼此转换，则称他们没有等价。这类没有等价性恒久作为一个乏味的实践问题被研究职员存眷，然而这类没有等价性是否具备现实意思缺知之甚少。项国勇研究组采纳最近几年来出力成长的高精度多拷贝光量子紧密丈量平台[Nat. Co妹妹un. 9,1(2018); PRL 124,060502(2020); PRL 125,020501(2020); PRL 126,070503(2021); PRL 128,020502(2022)]，正在试验上验证了四维空间中没有等价的彼此无偏基丈量基正在三拷贝量子态现实丈量问题中具备没有同信息提取才能。试验中采纳彼此无偏基丈量基举行量子态信息提取，用保真度来权衡信息提取才能，是以保真度

中国科年夜郭光灿院士团队正在磁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磁振子与声子彼此作用，正在磁力体系中完成了磁振子频次梳。该研究结果于2023年12月11日颁发正在国际学术期刊《PhysicalReviewLetters》。光学频次梳，即频次域上具备匀称距离的相关光谱，最后用于时间以及频次丈量。近二十年来，光学频次梳正在天文学与宇宙学、光学原子钟、激光雷达(LiDAR ) 、低噪声微波源、相关光通讯、量子密钥分发、双光梳光谱学等范畴上揭示出了广漠的使用远景。此外，其余物理体系中的频次梳也获得了普遍的研究，例如微波体系以及声子体系。然而，完成可使用于高精度磁频计量的磁振子频次梳今朝仍面对应战。图1：a.磁振子与声子之间的耦合示用意；b-c.经由过程级联的磁力学彼此作用，造成磁振子频次梳，频次距离是机器频次ωb。针对这一难题，研究团队经由过程磁-力学彼此作用正在具备机器模式的谐振腔中试验发生了一个磁振子频次梳。此能源学历程由一个处于蓝掉谐的内部强泵浦诱导发生，该泵浦使磁致伸缩效应招致的磁力学非线性彼此作用显著加强。当泵浦功率脚够强时，磁力非线性作用显著，正在磁力体系中可以察看到近似

中国科年夜郭光灿院士团队正在基于冷原子的量子存储试验研究中取患了重要进展：该团队史保森传授﹅丁冬生传授等与互助者哄骗冷原子系综完成了25维量子态的高效率存储。该研究结果于2023年12月15日正在线颁发正在国际出名学术期刊物理评论快报上[Phys. Rev. Lett.131，240801（2023）]。量子存储器是构建量子收集不成或缺的功用单位，而完成高维量子态的高效率存储对普及量子收集的信道容量具备重要意思。最近几年来，只管研究职员基于没有同物理系统完成了高效率的量子存储，然而这些存储器要末所存储的量子态是一个两维态，要末虽然完成了高维态存储，但存储效率较低。完成餍足高维、高效率的量子存储器依然面对很年夜的应战。图1. 高维维量子存储器试验示用意为相识决这一难题，最近几年来史保森传授领导的科研团队开展了高维量子存储器的深切研究，正在之前研究进展的根蒂根基上，比来他们哄骗经由过程激光冷却与囚禁技能得到的年夜光学厚度的冷铷原子团作为存储介质，以完善涡旋光作为信息载体，并采纳轨道角动量作为信息编码自由度，哄骗完善涡旋光的横截面巨细与轨道角动量拓扑荷数有关的特色，完成了25维的光量子态存储，效率到达60%。由

中国科大郭光灿院士团队孙方稳课题组和国家同步辐射实验室/核科学技术学院邹崇文课题组合作，制备了基于二氧化钒(VO2)相变薄膜的类脑神经元器件，并利用金刚石中氮-空位（NV）色心作为固态自旋量子传感器探测了神经元突触在外部刺激下的动态连接，展示了类脑神经系统中多通道信号传递和处理过程。这项研究成果近日以“Quantum imaging of the reconfigurable VO2synaptic electronics for neuromorphic computing”为题发表于国际权威期刊《Science Advances》(Science Advances 9, eadg9376 (2023))。图1.类脑神经元动态网络结构示意图类脑神经元器件，即通常所说的类脑芯片，是指利用神经形态器件去模拟人脑中的神经元、突触等基本功能，再进一步将这些神经形态器件联结成人工神经网络，以模拟“大脑”的信息处理和存储等复杂功能。二氧化钒(VO2)作为典型的氧化物量子材料，在近室温附近具有可逆的绝缘-金属相变，是制备高开关比突触器件的理想材料。本研究中课题组研究人员基于近十年VO2的研