研究进展

中国科年夜郭光灿院士团队邹长铃传授与中国迷信院化学研究所车延科研究员、张闯研究员等互助，胜利研制出一种静止轨迹可编程的光致动器，用于集成光学芯片上的器件重构。该制动器由无机份子晶体构成，尺寸仅为微米量级，可以经由过程低功率激光远场照射的体式格局举行供能驱动以及轨迹调控，从而正在光芯片上完成直行、转弯、逾越波导静止，进一步完成对片上微布局的组装以及操控。基于此，研究团队初次正在光子芯片上完成了对微环谐振腔共振频次的静态、半永世性的紧密调控。该研究结果以“Optically-driven organic nano-step actuator for reconfigurable photonic circuits”为题，9月2日正在国际出名学术期刊《天然·通信》（Nature Co妹妹unications）上颁发。可重构光子集成路线是将来自顺应光计较、量子信息处置惩罚以及智能传感体系的焦点组件，其微纳布局的前期组装与静态重构才能是今朝该范畴面对的重要应战。传统器的调控手腕每每需求连续性的供能；而现有微操控技能，如光镊需正在液相情况中操作且近场探针易形成器件毁伤，均难以餍足片上非液相、非粉碎性以及低功耗操控的需要

中国迷信技能年夜学潘建伟、苑震生等初次应用超冷原子光晶格体系完成了对格点规范实践中“弦断裂”（String Breaking）征象的量子摹拟，为懂得强彼此作用系统中的禁闭举动与相变机制供给了重要的试验依据。研究结果以“编纂保举”（Editors Suggestion）情势颁发于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被美国物理学会《物理》（Physics）杂志以“Ultracold Atoms Simulate Breaking Flux Strings”为题作为研究走光专门报导。规范实践是古代物理学的焦点框架，不只是形容基本粒子彼此作用的根蒂根基，也普遍使用于懂得凝聚态物理中的各种强联系关系多体征象。正在高度可控的冷原子量子摹拟平台上完成对规范实践的摹拟，不只能基于第一性道理研究其能源学历程，还能摸索粒子对撞机难于到达的试验参数区域中的物理征象。是以，量子摹拟器无望为高能物理问题供给新见解，并成为研究凝聚态拓扑相以及低能多体物理机制的无力东西。最近几年来，研究团队开发了超冷原子量子摹拟器，并对格点规范实践开展了体系的试验研究，取患了一系列冲破性进

中国科年夜郭光灿院士团队孙方稳课题组以及国度同步辐射试验室/核迷信技能学院邹崇文课题组互助，经由过程对二氧化钒（VO2）薄膜局域绝缘态-金属态相变的光学调控，完成外形可肆意重构的微纳米电畅通流畅路，并展示其正在固态自旋量子操控的使用。该结果8月29日以“Reconfigurable photothermal doping filament for selective spin manipulation and addressing”为题颁发正在《美国国度迷信院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）上。对微纳米标准电流的操控以及探测是完成信息以及能量传输的重要手腕，是以后集成电子学以及信息迷信的焦点技能，并正在量子迷信等前沿根蒂根基范畴被普遍研究以及使用。跟着信息处置惩罚需要的增长，基于传统半导体工艺的微纳电子器件愈来愈庞大，功耗愈来愈年夜。可重构电子器件为成长下一代信息技能供给一种新方案，与传统繁多功用电子器件没有同，其可以或许凭据使命需要静态转变本身功用特征，具有正在没有增长集成电子器件数目以及布局庞大度的环境下完成更多功用的后劲。孙方稳课题

中国迷信技能年夜学潘建伟、陈腾云、陆向阳等与清华年夜学马雄峰互助，基于团队自立研制的高质量单光子源，正在国际上初次冲破此前量子收集限于单个中继节点的技能瓶颈，胜利构建出包括多个量子中继节点的可扩大收集架构。这一进展为量子收集从 “单节点毗连” 向 “多节点组网” 的逾越奠基要害根蒂根基，使更庞大的多层量子收集构建成为可能。这也充实揭示了模块化设计的矫捷性与旌旗灯号传输的高效性，为将来年夜范围量子收集的降地供给了松软支撑。相干结果已于 2025 年 8 月 26 日颁发正在国际学术期刊《天然·物理》（Nature Physics）上。量子收集是量子信息迷信的焦点研究标的目的之一，其方针是毗连各种量子体系，为将来量子计较、量子暗码学及量子计量学等范畴供给要害根蒂根基举措措施。以后，量子收集的完成仍较多依赖经典中继节点——这种节点无奈间接传输量子信息，仅能将量子信息转换为经典数据举行处置惩罚，是以收集保险性需依赖中心节点的本身保险性。相比之下，无需庞大量子操作或设备的量子中继（Quantum Relay）哄骗量子叠加与量子纠缠特征可完成量子信息的保险高效传输，其焦点上风正在于收集的保险性彻底自力于中继节点自身，即便节点

中国科年夜郭光灿院士团队正在半导体量子比特门操控方面取患上重要进展。该团队郭国平传授、李海欧传授与根源量子等互助，正在锗硅异质结布局半导体量子点系统中完成了保真度凌驾99.9%的几何量子门操作，为构建年夜范围容错量子计较处置惩罚器供给了要害技能。研究结果以“High-fidelity geometric quantum gates exceeding 99.9% in germanium quantum dots” 为题，于8月26日正在线颁发正在国际出名期刊《天然通信》上。半导体量子点依附其兼容成熟半导体系体例造工艺的可集成性，已成为完成可扩大量子计较的重要平台。基于锗硅异质结布局（2DHG）的量子点因其超高的空穴载流子迁徙率以及超强的自旋轨道耦合等上风，可以完成全电学操控而遭到海内内科研团队的普遍存眷。然而，跟着量子比特数量的增多，半导体量子计较正步入中等范围含噪声量子（NISQ）时代。正在年夜范围量子比特阵列中，没有同比特面对的噪声情况差别伟大，亟需开发高保真度、强噪声鲁棒性的量子比特操作方案。与传统量子门依赖能源学相位累积没有同，几何量子门经由过程参数空间中演变路径的几何外形来肯定几何相位，几何相位具

中国科年夜郭光灿院士团队邹长铃传授与清华年夜学交织信息研究院孙麓岩传授、宾夕法尼自由亚州立年夜学Mourad Oudich以及Yun Jing传授等开展互助研究，正在拓扑声子学与集成声子电路（Phononic Integrated Circuits, PnICs）范畴取患上重要进展。研究团队初次正在非悬空、片上年夜范围可拓展的微米标准波导中，完成了1.5 GHz频次的拓扑声子边沿态与鲁棒Thouless泵浦，并研制出具有电调功用的拓扑声子马赫-曾德尔干预干与仪声学开关以及调制器。这一重要研究结果以《Gigahertz topological phononic circuits based on micrometer-scale unsuspended waveguide arrays》为题，于8月25日正在国际出名学术期刊《天然·电子》（Nature Electronics）颁发。声子集成路线作为继电子、光子之后的新一代片上信息流传载体，正在经典以及量子信息处置惩罚中具备伟大的使用后劲，涵盖微波旌旗灯号处置惩罚、紧密传感以及量子频次转换等多个标的目的。然而，传统声子器件面对诸多技能瓶颈：事情频次低、依赖于悬空布局、缺乏有用的动

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