研究进展

中国科大郭光灿院士团队在量子信道容量的研究中取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺等人与牛津大学Raj Patel资深研究员合作，首次设计并实验实现了一种特殊的“退相并擦除”（dephrasure）量子信道，并在该量子信道中验证了量子相干信息的不可加性。该研究成果2020年8月6日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。信道容量是通信领域最基本的问题，也是衡量通信信道在噪声环境中通信能力的一个关键参数。量子信道是指基于量子纠缠的信息通道，它不仅可用来传输通常意义下的经典信息

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、王亚等人与理论合作者北京大学刘雄军等合作，在金刚石氮-空位（NV）色心体系的量子模拟实验研究方面取得新进展。他们利用量子淬火动力学在实验上模拟了凝聚态体系中尚未观测到的三维手性拓扑绝缘体，并第一次对体内和表面的拓扑物理进行了全面的实验研究。该研究成果以Quantum simulation for Three-Dimensional Chiral Topological Insulator为题，发表在近期的《物理评论快报

中国科大郭光灿院士团队首次实验实现了最优效率的多光子纠缠态检验，该团队李传锋、陈耕、许小冶等人构造了一种新的纠缠态测量方法，可以快速检验出实际制备的多体纠缠态相对于目标纠缠态的保真度，测量精度达到海森堡极限，更重要的是该方法所需测试样本数不会随着纠缠态规模增大而增加。该研究成果7月17日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子纠缠是量子通讯和量子计算研究中重要的资源，制备高质量的纠缠态是实现众多量子信息方案的基本前提。而如何刻画这些实际纠缠态的质量是实施相关量子信息

中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室在实用化量子度量方案的实现上取得重要进展。该室彭新华教授与理论合作者新加坡南洋理工大学Mile Gu教授提出并验证了一种实用化的量子度量探针态优化方案，为实现大尺度量子系统中最优探针态的制备提供了一种可扩展的方法。该研究成果以“Probeoptimization for quantum metrology via closed-loop learning control”为题，于2020年7月16日在线发表在国际学

中国科大郭光灿院士团队在量子精密测量研究中取得重要理论进展。该团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学袁海东教授在量子磁力仪同时测量磁场矢量三个分量的平行纠缠方案中，找到了平衡不同参数测量精度间的最小制衡方法，首次给出同时测量磁场矢量三分量的最终理论精度极限。该研究成果于7月8日在线发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子磁力仪研究磁场测量的最高精度，是量子精密测量的一个重要应用。在数十年研究中，人们已经能够通过采用纠缠等量子资源在磁场单个分量测量中达到最高精度。但是

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、石发展、王亚等人在金刚石单自旋量子精密测量研究方向取得重要进展，提出并通过实验实现了一种以金刚石氮-空位（NV）色心单自旋为量子传感器（以下简称“金刚石量子传感器”）的电探测方法，并首次通过磁抑制的NV色心实现了金刚石近表面电噪声信息的提取，为金刚石量子传感器在电探测方向的应用提供新的途径。该研究成果以“编辑推荐”形式发表在近期的《物理评论快报》上[Nanoscale Electrometry Based

中国科大郭光灿院士团队任希锋副教授等人与南京大学祝世宁院士团队，及香港理工大学、华东师范大学等单位合作，在高维、多光子量子纠缠光源研究中取得了重大突破。6月26日，研究成果以Metalens-array-based high-dimensional and multi-photon quantum source为题发表在《Science》上。随着光量子信息技术的发展，现有的量子光源制备方案在提高纠缠维度以及纠缠光子数方面都面临着光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题

中国科大郭光灿院士团队在延长硅基自旋量子比特寿命（弛豫时间）研究中取得重要进展。该团队固态量子计算研究组郭国平教授、李海欧研究员等人与中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心王桂磊副研究员、美国加州大学洛杉矶分校姜弘文教授和美国纽约州立大学布法罗分校胡学东教授，以及本源量子计算公司合作，在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性：通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向，可以将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上。该研究成果发表在6月23日出版的国际物理学知名期刊《Phy

中国科大郭光灿院士团队在量子物理基础问题研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、许小冶等人与南开大学陈景灵教授合作，首次实现光子的偏振与其本体分离，进而实现两个光子偏振的无接触交换，揭示了“量子柴郡猫”的独特量子特性，加深了人们对“什么是物理实在”这一物理学基本问题的认识。该成果于6月15日发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。经典世界中物体的物理属性，如质量、体积等，与物体的本体是不可分离的。然而在量子世界里情况有所不同。2013年的理论研究表明微观粒子的物理属性（如电子的

中国科学技术大学潘建伟、苑震生等在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要进展。他们在理论上提出并实验实现原子深度冷却新机制的基础上，在光晶格中首次实现了1250对原子高保真度纠缠态的同步制备，为基于超冷原子光晶格的规模化量子计算与模拟奠定了基础。北京时间6月19日，国际著名学术期刊《科学》杂志以“First Release”形式在线发布了该研究成果。基于量子力学的基本原理，量子计算和模拟被认为是后摩尔时代推动高速信息处理的颠覆性技术，有望解决诸如高温超导机制模拟、密码破解等重大