研究进展

中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、姚星灿与清华大学翟荟、人民大学齐燃、张芃等组成的研究团队在超冷原子量子模拟研究中取得了重要进展：他们首次在玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到了极宽的d波势形散射共振，并间接证明了d波分子超流的存在。这一实验发现为超冷原子量子模拟研究带来了全新的机遇和挑战，同时也为研究高阶分波相互作用主导的少体及多体量子物理铺平了道路。近期，该成果以长文的形式发表在国际权威学术期刊《自然·物理》（Nature Physics）上[Nature Physics

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研究团队建立了在量子系统中实现基于非厄米哈密顿量的量子调控普适理论，并通过对金刚石量子比特的高精度量子操控，首次在单自旋体系中观测到宇称时间对称性破缺。该研究成果以“Observation of parity-time symmetry breaking in a single spin system”为题，于5月31日在线发表在国际权威期刊《Science》上[Science 364, 878 (2019)]。　

从八十年代初在二维电子体系中发现至今，量子霍尔效应作为超导之外的另一个著名宏观量子现象在凝聚态物理中催生出了一个越趋活跃的研究领域。其内在本质，是将数学中的拓扑概念引入物理，超越了Landau根据对称性破缺理论对物质分类的传统标准，为近年的拓扑物态与拓扑材料的快速发展奠定了基础。量子霍尔效应是否只存在于二维体系？这个基础问题从二维量子霍尔效应发现后不久即引起领域的关注。早在1987年，Bertrand Halperin从理论上就预言了三维量子霍尔效应的存在和它的测量特

中国科学技术大学潘建伟、朱晓波和彭承志等组成的超导量子实验团队，联合中国科学院物理研究所范桁等理论小组，开创性地将超导量子比特应用到量子随机行走的研究中。该工作将对未来多体物理现象的模拟以及利用量子随机行走进行通用量子计算研究产生重要影响。这一重要研究成果于5月2日在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。量子随机行走是经典随机行走在量子力学中的拓展，区别于经典随机行走，量子随机行走利用量子叠加态的特性，粒子在格点中游走特性需要用量子力学的波函数统计规律来诠释。量子随机游

近日，《物理评论快报》在同一期以“编辑推荐”的形式发表了中国科大潘建伟团队在基于光和超导量子体系纠缠态制备方面的两项实验成果：实现了综合性能最优的量子点确定性纠缠光源和国际上最大规模超导量子比特纠缠态12比特“簇态”的制备。大规模量子计算技术的主要挑战是如何可扩展和高精度地实现量子态的制备与操控。多比特量子纠缠作为量子计算技术的核心指标，一直是国际各研究团队竞相角逐的焦点。然而，要实现多个量子比特的纠缠，需要实验的每个环节（量子态的品质、操控和测量）都保持极高的技术水

中国科大郭光灿院士团队在红外上转换成像研究中取得新进展：该团队史保森教授、周志远副教授等人结合螺旋相衬技术，利用准相位匹配和频过程实现了红外图像到可见图像的上转换边缘增强成像，并且通过调控相位匹配实现了图像的视场增强。该项研究成果2019年4月4日发表在应用物理权威期刊《Physical Review Applied》[Phys. Rev. Appl.11,044013（2019）]上。该项技术在生物成像、模式识别以及红外遥感等领域具有重要的潜在应用价值。工作于红外波

中国科大郭光灿院士团队在量子力学基本问题研究中取得重要进展，该团队李传锋、许小冶等人与来自欧洲的理论组合作，通过在量子测量中引入纠缠探针，首次实现了非局域可观测量的冯诺依曼（von Neumann）测量，并用来实验验证复合系统中有些情形下乘法规则会失效。该研究成果3月15日发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。量子测量是量子力学最基本和核心的问题之一，根据冯诺依曼测量假定，量子测量会导致量子态坍缩到待测物理量的本征态。通常最原始的量子测量又被称作冯诺依曼测量，以区别于

中国科大郭光灿院士团队在量子纠缠网络的研究中取得重要进展，该团队李传锋、陈耕等人把纠缠态的非局域性和Bell基测量定量的联系起来，从而首次实现了纠缠交换过程中Bell基测量的自检验。该研究成果3月8日发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。量子纠缠是量子通信和量子计算的重要的资源。在构建量子纠缠网络的过程中，不仅需要制备高品质的量子纠缠态，还需要在节点之间进行高品质的纠缠交换，才能把各个节点纠缠起来。纠缠交换需要通过Bell基测量来实现。比如一开始Alice这个节点上有

中国科大郭光灿院士团队在高维量子密码领域的研究中取得新进展：该团队韩正甫教授研究组利用量子态的不同自由度之间的映射方法，设计并实验验证了一种保真度和稳定性极佳的高维量子密钥分发方案。该研究成果于2019年2月27日发表在《Physical Review Applied》上。高维量子密钥分发利用高维量子态编码，可以在单个量子态上加载多于1比特的经典信息，从而有效提高安全密钥生成率；同时，高维量子密钥分发可以容忍更高的系统误码率，因此具有更强的抗噪能力。与BB84协议等常

中国科大郭光灿院士团队在量子测量研究中取得新进展，该研究团队李传锋、项国勇研究组与德国马克斯·普朗克研究所Martí Perarnau-Llobet博士合作，在光子系统中首次实验演示使用集体测量（collective measurement）减少热力学中量子投影测量的反作用（back action）问题。相关研究成果于2019年3月1日在线发表在国际权威期刊《科学•进展》（Science Advances）上。在热力学中，人们为了探求一个物理系统在演化过程中的能量涨落