研究进展

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

近日，中国科年夜郭光灿团队正在高机能片上光频梳的研究中取患上重要进展，该团队的董春华课题组结合南开年夜学薄方课题组，初次正在铌酸锂微腔中结合调控电光效应、克尔非线性以及拉曼散射，完成了一种新型自锁定拉曼-电光微梳（REO microcomb）的构建方案。该微梳无需内部电子反馈，便可自顺应锁定，完成凌驾300nm光谱宽度以及26.03GHz反复频次，揭示出杰出的相关性以及可调性。相干结果以Self-locked broadband Raman-electro-optic microcomb为题，于5月24日颁发正在《天然·通信》上。光频梳是一类由等间距频次线构成的光源，是古代光通讯、紧密丈量以及根蒂根基物理研究的重要东西。传统光频梳凡是基于体积复杂的锁模激光器，难以集成。最近几年来，集成光子学成长鞭策了克尔光梳以及电光光梳正在芯片上的完成，但它们正在宽谱输入、低噪声波动性等方面仍面对应战，尤为正在高泵浦前提下易遭到拉曼散射等寄生非线性效应的滋扰。图1. 宽带拉曼电光微梳道理示用意本事情中，研究职员提出了一种新型自锁定宽带拉曼-电光（Raman-electro-optic，REO）微梳天生机制，经由过程正在单个铌酸锂微

近期，中国迷信技能年夜学曾长淦传授团队与西湖年夜学李牮传授团队互助，正在LaAlO3/KTaO3界面超导性研究中取患上重要进展。研究团队经由过程构建Ti/LaAlO3/KTaO3立体结，体系研究了其隧穿谱特征，提出一种辨认超导配对态的普适性要领，并展现了LaAlO3/KTaO3界面p波超导性的要害证据。相干研究结果以题为“Contact-induced Andreev bound states in normal-metal/superconductor planar junctions”的论文，颁发正在《国度迷信评论》上。很是规超导是凝聚态物理研究的前沿范畴，其奇特的物理征象源于强电子联系关系、自旋轨道耦合以及能带拓扑性等多种要素的彼此作用。此中，二维p波超导因其与物资的拓扑态以及非阿贝尔准粒子引发紧密亲密相干，最近几年来遭到极年夜存眷。隧穿谱作为辨认超导配对机制的有用东西，经由过程表征安德烈夫束厄局促态，为d波或p波超导体的研究供给了富厚的候选资料。然而，今朝对于很是规超导体立体结（面外隧穿）中安德烈夫束厄局促态的研究较少。正在这次研究中，团队构建了由金属钛（Ti）与LaAlO3/KTaO3超导界面构成的立体结，并

中国迷信技能年夜学自旋磁共振试验室杜江峰、荣星等人基于单自旋系统开展非厄米物理试验研究，初次观测到非厄米非阿贝尔拓扑改变以及一种新型怪异点——狄拉克怪异点，这两项进展划分以“Non-Hermitian non-Abelian topological transition in the S=1 electron spin system of a nitrogen vacancy centre in diamond”以及“Experimental observation of Dirac exceptional points”为题，颁发正在《天然·纳米技能》以及《物理评论快报》上，此中后者当选为“编纂保举”文章。非厄米系统有着一系列独占的别致物理征象，正在量子节制、拓扑物理等方面有着普遍而深远的研究价值。近期的研究标明，多能级的非厄米体系中可以发生富厚的非阿贝尔拓扑征象，和品种富厚的怪异点，此中蕴含着怪异点之间彼此作用的物理机制，长短厄米物理系统中浩繁使用的根蒂根基。因为对多能级非厄米体系量子态的高精度、高自由度操控极具应战性，这使患上很多重要的非阿贝尔物理征象以及新型的怪异点还没有被试验观测。研

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子非局域性研究方面取患上重要进展，该团队柳必恒研究组与瑞典隆德年夜学Armin Tavakoli博士团队互助，正在试验上完成了高保真度高维多光子纠缠态制备，并初次观测到真高维多体非局域性的存正在。该事情5月30日颁发正在国际出名期刊《天然·通信》上。量子非局域性是量子力学最粗浅的征象之一，展现了量子物理与经典物理本色上的区分，同时也为量子信息的保险供给了保证。恒久以来，非局域性的试验研究首要集中正在两个粒子以及二维体系（即“量子比特”）之间。而真实世界中的很多量子历程触及多个粒子以及更高维度，这象征着高维多系统统不只是基本迷信问题的重要延长，也为晋升量子体系的信息处置惩罚才能、抗滋扰才能以及通讯容量供给了可能。然而，因为高维度与多系统统带来的庞大度急剧增长，这一范畴的试验研究不断面对伟大的应战。为霸占上述应战，研究团队提出并完成了一种基于“路径不成区别性”道理的高维多体纠缠态制备要领。该方案哄骗光子的路独自由度编码三维量子态，并经由过程偏振节制完成二维立体中没有同路径间的高效互换操作，从而正在坚持高度相关性的同时显著普及了体系波动性与操控精度。经由过程该要领，试验胜利制备了三光子三