研究进展

中国科大校郭光灿院士团队在光学非互易领域取得新进展。该团队邹长铃研究组与山西大学张鹏飞、张天才教授等人合作，在原子系综中实现了51.5dB的非互易隔离，是目前无磁非互易领域中的最高隔离比，并且首次探讨了非互易器件中量子噪声问题，证明了该新的全光非互易效应不会引入额外的量子噪声。该成果于2021年4月22日发表在国际知名期刊《自然•通讯》上。非互易是光学领域中重要的基础概念，由此衍生出的隔离器、环路器等都是光路中不可或缺的元件。以磁光效应圆偏双折射为原理的法拉第隔离器因

中国科大郭光灿院士团队在光量子存储领域取得重要突破。该团队李传锋、周宗权研究组将相干光的存储时间提升至1小时，大幅度刷新了2013年德国团队光存储1分钟的世界纪录，向实现量子U盘迈出重要一步。该成果4月22日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。现在光纤网络遍布全球，光已成为现代信息传输的基本载体。对光的捕获及存储可以帮助人们更有效地利用光场。光速高达30万公里每秒，降低光速乃至让光停留下来是国际学术界孜孜以求的目标。光的存储在量子通信领域尤其重要，这是因为基于光量子存

中国科学技术大学潘建伟、陈帅等与北京大学刘雄军等合作，在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得了重要进展。研究团队在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维自旋轨道耦合，并构造出有且仅有一对外尔点的理想外尔半金属能带结构。该研究成果于4月16日以研究长文（Research Article）的形式发表在国际学术期刊《科学》杂志上 [Science 372, 271-276 (2021)]。由于该工作开启了超越传统凝聚态物理的外尔型拓扑物理的量子模拟，《科学》杂志在同期的视点栏目（Pe

近日，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、南方科技大学范靖云等，与英国约克大学Roger Colbeck和清华大学马雄峰分别合作，采用不同的理论方法，在国际上首次实现了设备无关的量子随机性扩展，为设备无关量子随机数的实用化发展奠定了坚实基础。相关的研究成果近日分别发表于《自然•物理学》[Nat. Physics17,448 (2021)]和《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett.126, 050503 (2021)]上。随机性在人

中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、彭承志、姜海峰等实现长距离大损耗自由空间高精度时间频率传递实验，在大气噪声、链路损耗、传输延迟效应等多角度仿真了高轨卫星星地高精度时频传递，验证了基于中高轨卫星实现万秒E-18量级稳定度的星地时频传递的可行性，为未来空间光频标科学实验和洲际光钟频率传递和比对奠定了基础。该成果于2021年4月6日在线发表在国际学术知名期刊《Optica》上[Optica,8(4),471-476 (2021)]。高精度的时间/频率传递和比对技术广

中国科大郭光灿院士团队在集成光学芯片领域取得新进展。该团队邹长铃研究组在集成光子芯片上实现了基于微腔简并模式的高效光子频率转换，并进一步探究了微腔内的级联非线性光学效应，实现跨波段的频率转换和放大。相关成果以“Efficient frequency conversion in a degenerateχ(2) microresonator”为题3月29日在线发表于国际学术期刊《物理评论快报》上。相干光学频率转换在经典和量子信息领域都有广泛的应用，如通讯、探测、传感，成

中国科大郭光灿院士团队在单个微腔内构建了人工规范场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多模相互作用，通过几何相位控制实现了人工合成规范场，包括合成磁场和合成电场。该研究成果2021年3月22日发表在国际学术期刊《Physics Review Letters》上。当带电粒子经过一个回路，通过的磁通量产生一个相位差，这个相位差可以用来研究凝聚态物理里有趣的拓扑现象，比如拓扑相位，拓扑保护量子态等。对于非带电粒子或者玻色子，类似地，可以通过构建

中国科学技术大学教授潘建伟、徐飞虎等实现超过200公里的远距离单光子三维成像，首次将成像距离从十公里突破到百公里量级，为远距离目标识别、对地观测等领域的应用开辟了新道路。该成果于近期发表在国际学术知名期刊《Optica》上[Optica 8,344-349, 2021]。如何“看得更远、看得更清”是人类对视觉感知的不懈追求。近年来发展的激光雷达成像技术能够对目标场景进行高精度三维成像。单光子成像雷达作为一种具有单光子级探测灵敏度和皮秒级时间分辨率的新兴激光雷达成像技术

中国科大郭光灿院士团队在单光子非互易传输的实验研究中取得重要进展：该团队史保森教授、丁冬生教授与南京大学夏可宇教授和日本理化所的Franco Nori教授合作，利用室温下的原子系统实现了超越磁光效应的百兆赫兹带宽单光子非互易传输。该研究成果于2021年3月19日在线发表在国际知名期刊Science Advance。实现单光子非互易传输的器件是量子计算和量子网络的基本元件之一，涉及到时间反演对称破缺和非厄米动力学等原理。简单讲非互易传输就是控制信号的单向传输，许多实际的

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在高保真度量子比特读出方面取得重要进展，提出了不同于传统思路的新型自旋电荷转化方法，将“脆弱”的自旋量子态信息转移到“皮实”的电荷状态上，从而实现更高保真度的量子比特读出。该研究成果以High-fidelity single-shot readout of single electron spin in diamond with spin-to-charge conversion为题，发表在近期的《自然-通讯》