研究进展

5月26日，中国科学技术大学潘建伟及其同事徐飞虎、张强，与清华大学马雄峰、多伦多大学Hoi-Kwong Lo等，应邀在囯际物理学权威综述期刊、美国物理学会的《现代物理评论》（Reviews of Modern Physics）上发表题为“基于现实器件的安全量子密钥分发”（Secure quantum key distribution with realistic devices）的长篇综述论文。该论文系统阐述了量子密码的原理、理论和实验技术，并指出，经过全球学术界三十余年

中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室林毅恒教授与美国国家标准技术研究所的Chin-wen Chou等合作，在离子阱体系实现带电原子和带电分子的联合调控，首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态，并且通过定量表征手段，确定产生的量子纠缠超过临界阈值。该研究成果以"Quantum entanglement between an atom and a molecule"为题于5月20日在线发表在国际权威期刊《自然》上[Nature 581, 273–277

在新型量子材料中，具有特殊能带结构的拓扑材料也兼具新奇电子输运特性。相关研究不仅可以加深对于拓扑物态的理解，更有望推动新型高性能电子学器件的发展。一个典型的代表是目前引起广泛关注的外尔半金属体系，其输运研究往往表现出超大非饱和磁阻、平行磁场下的负磁阻效应、平面霍尔效应等诸多特性，而表面外尔弧更是提供了高迁移率和低功耗的电子学通道。这些特性都源自费米面附近外尔费米子的存在。迄今为止，对于外尔费米子以及外尔物理的研究都局限于半金属体系。然而从器件应用角度，半导体相对于半金

中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、徐飞虎等利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次实现量子安全时间传递的原理性实验验证，为未来构建安全的卫星导航系统奠定了基础。该成果于2020年5月11日在线发表在国际学术知名期刊《自然·物理》上。高精度时间传递是日常生活中导航、定位等应用的核心技术。现阶段广泛采用的时间传递技术主要包括卫星导航定位系统时间传递、光纤网络时间传递等方案。近年来，时间传递的安全性得到了广泛关注。各种网络系统，例如计算机网络、金融交易市场、电力能源

中国科大郭光灿院士团队在里德堡原子研究方向取得重要进展：该实验室史保森教授、丁冬生教授与英国杜伦大学的Charles. Adams教授等合作在实验上实现了基于里德堡原子的多体自组织模拟，主要研究成果于2020年4月29日发表在国际物理学知名期刊Physics Review X上。自然界有很多现象本质上遵循多体物理的演化规律，比如大树如何生长、晶体如何自发生成、病毒细胞如何积聚并最终发展成病毒体以及通过社会网络交互性感染人类等,这些由于多体相互作用产生的新物态服从一种自

自然界中存在的材料非常丰富，人类在日常生活中充分享受了各种各样大自然的馈赠，比如钻石、玛瑙、石油、煤矿、金属矿产等等。世界上还有另一类材料，它们靠人工合成实现，当我们想到各种各样的材料时，通常不会想起它们，但这不代表它们不重要。薄膜就是这样的一类材料，早期人们为了节省成本，把大块单晶用微米甚至纳米厚度的薄膜来代替，大大节省了成本，同时也提高了效率，这就是芯片的来源。现在有一种新的研究，专门用于开发新材料，不同于一般的薄膜制备，这种研究通过人为选择薄膜中的每一层原子或者

由于石墨烯等二维范德瓦尔斯材料层间相互作用非常弱，容易解理并堆垛形成各种人工异质或同质结构。当堆垛的两层之间有微弱的晶格差异或微小的转角时，就会形成摩尔（moiré）图案。近期研究发现这些二维异质结或同质结体系在摩尔周期势场作用下，展现出了许多新奇的物理现象，比如在魔角双层石墨烯中发现了关联绝缘态以及非常规超导态。然而到目前为止，摩尔图案的构造还局限于二维范德瓦尔斯体系。如果这种摩尔调控能够拓展到其它体系，特别是强关联体系中，将有可能发现更多新颖物性。近日，中国科大合

中国科大郭光灿院士团队在量子通信实验方面取得重要进展。该团队李传锋、黄运锋研究组与暨南大学李朝晖教授，中山大学余思远教授等合作，首次实现公里级三维轨道角动量的纠缠分发。该研究成果于2020年3月12日发表在国际知名光学期刊Optica上。量子纠缠作为量子通讯、量子精密测量和量子计算等量子信息过程的重要资源，其长距离分发对于量子技术的实用化及量子物理基本问题的检验至关重要。高维系统拥有更高的信道容量，更强的抗窃听能力以及更有效的量子计算能力。光子的轨道角动量是近年来被广

中国科大郭光灿院士团队在量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权等人采用飞秒激光微加工技术制备出高保真度的可集成固态量子存储器，并基于自主研制设备首次实现稀土离子的电子自旋及核自旋相干寿命的全面提升。相关成果分别于2月20号和28号发表在著名物理学期刊Optica和Physical Review Applied上。量子存储器是构建量子网络的核心器件，它可以有效地克服信道损耗从而拓展量子通信的工作距离并且可以整合分处异地的量子计算及量子传感资源。李传锋、周宗权研究

近日，中国科大郭光灿院士团队在纳米谐振子声模相干操控方面取得重要进展。该团队郭国平教授、宋骧骧副研究员、邓光伟副研究员（现电子科技大学研究员）等人与美国加州大学默塞德分校田琳教授，以及本源量子公司合作，实现了空间上非直接连接的谐振子之间的声子模式相干操控。相关研究成果以“Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators”为题，发表在3月2日出版的《美国国家科学院院刊