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学科建设

原子与分子物理

学科(ke)点简(jian)介:

  原子分子物理学科点是物理学院国家一级重点学科“物理学”中的六个二级学科之一,该学科依托近代物理系和两个国家实验室---微尺度物质科学国家实验室和同步辐射国家实验室开展科学研究,这三个研究单位强大的学科交叉互补优势,有力的电子学平台、高性能计算平台、精密加工和测试支撑平台等,为原子分子物理学科点开展国际前沿的科研工作奠定了坚实的基础。
该学科不仅有传统的优势研究方向,如在原子分子谱学研究方面,使用国家同步辐射装置和国际上知名的同步辐射光源等实验平台并自主研发电子碰撞谱学大型实验装置,开展原子、分子、团簇等的基本结构及其量子动力学方面的研究,获得标准数据,为等离子、天体物理、生物物理、高能量密度物质科学等研究领域提供重要的基本物理参数;同时,基于这些基本技术的积累,研究人员结合扫描隧道显微镜和电子谱学技术,正在开展高空间分辨的表面原子分子识别方面的研究。
  在近十几年来,以潘建伟院士为主的量子物理和量子信息研究团队为原子分子学科点注入了新的活力,他们在精确操控单光子实现量子通信和量子计算方面取得了巨大的成功,建成了实用化多节点的量子通信网络,在远距离量子通信方面取得了世界领先的科研成果。在自由空间量子通信方面,该团队在青海湖上完成了100公里以上的量子隐形传态的实验,为未来基于地面站和卫星之间的量子通信和基础量子力学检验储备了高精度、高可靠性的关键技术,并使该团队在世界上成为这一研究领域的领跑者。
  近年来,为了满足开展前沿的量子计算和量子模拟实验的需求,该研究团队成功搭建了先进的冷原子、超冷原子、固体量子点等研究平台,目前在规范场的量子模拟、基于固体量子点的高亮度单光子源、超冷原子光晶格等方面已经取得了重要的实验突破。
  该学科点已建成了多学科交叉、理论与实验密切结合并具有相当国际知名度的研究基地,凝聚和锻炼了以优秀青年科技人才为主体的、具有开拓创新和奉献精神的、由多学科人才组成的稳定的研究队伍,形成了具有鲜明特色的、达到国际水平的原子-分子-光学(AMO)学科群。该研究团队的15位教授(研究员)都有长期在国外求学或者工作的经历,并且与国际上的合作者一直保持密切的科研合作。从该学科点毕业的研究生大部分在国外高水平研究机构获得博士后职位,其中部分已经取得教职;目前也有多名在读研究生以联合培养、交换生等多种方式在国外合作研究机构工作学习。


相关链接:



研(yan)究方向

1. 基于光纤信道的量子通信;
2. 基于自由空间(人造卫星)的量子通信;
3. 多光子纠缠和量子计算;
4. 超冷原子量子调控和量子模拟(玻色子、费米子及冷分子);
5. 单光子及固体量子点量子调控研究;
6. 高速单光子探测和参量转换探测技术;
7. 高空间分辨原子分子识别研究;
8. 基于电子碰撞的原子分子电子谱学研究;
9. 基于同步辐射光源的原子分子光谱学研究。


学(xue)科点(dian)成员:
  本学科点拥有一支以优秀领军人才为核心、以来自多学科领域的优秀青年科技人才为学术骨干的、始终瞄准国际研究前沿热点问题进行开拓创新的、稳定的科学研究队伍,其中1人为中科院院士,3人获国家杰出青年科学基金、2人为教育部长江学者特聘教授,2人入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。该研究团队自2001年以来在国际重要学术期刊上发表论文100多篇,其中包括Nature (11篇)、Nature Physics (6篇) 、Nature Photonics (5篇)、PNAS (2篇)、Physical Review Letters (44篇) ,Review of Modern Physics (1篇), Physics Reports(1篇)共被SCI引用8000多次。


学科点成员一览(lan)表

姓 名

职 称

研究方向

Email

电 话

备 注

潘建伟

教授、博导

 量子(zi)(zi)信息、量子(zi)(zi)光学

 pan@51springs.com

0551-63606493

 中科院数理学部院士

陈向军

教(jiao)授、博导(dao)

 原(yuan)子(zi)分子(zi)物理(li)、电子(zi)碰撞谱学

 xjun@51springs.com

0551-63601170

 物理学院党(dang)委(wei)书记(ji)兼副院长

朱林繁

教授、博导

 原子分子物(wu)理实验

 lfzhu@51springs.com

0551-63600023

 新世纪(ji)优秀人才

陈 凯

教授、博导

 量子信息理论(lun)

kaichen@51springs.com

0551-63607951


陈(chen) 帅

教授(shou)、博导

 冷(leng)原子物理、量(liang)子信息实(shi)验

 shuai@51springs.com

021-68121047


卢(lu)征天

教授、博(bo)导

 原子分(fen)子物(wu)理

 ztlu@51springs.com

0551-63606834


陈宇翱

教授(shou)、博导

 冷原子(zi)物理、量子(zi)信息实验

yuaochen@51springs.com

0551-63607416

物理学院执行院长

陆(lu)朝阳

教授、博导

 量子信息(xi)、固态量子点实验

 cylu@51springs.com

0551-63607511


苑震生(sheng)

教授、博导

 冷原(yuan)子物理、量(liang)子信息实验

 yuanzs@51springs.com

0551-63607951


彭承(cheng)志

教授、博导

 自由空间量子通信实验

 pcz@51springs.com

021-68121045

 陈嘉庚青年科学家奖

杨 涛

教授、博导

 量(liang)子信息实(shi)验(yan)

yangtao@51springs.com

0551-63606493

 杰青

赵 博

教授(shou)、博导

 原(yuan)子(zi)物理和光学(xue)实(shi)验

 bozhao@51springs.com

021-68121047


邓友金

教授、博导

 多体物理理论

 yjdeng@51springs.com

0551-63600205


张 强

教授、博导

 量子信(xin)息、单光子探(tan)测

qiangzh@51springs.com

021-68121047


张 军

研究员(yuan)

 单光子(zi)探测、快速(su)电子(zi)学

zhangjun@51springs.com

0551-63607951


吴盛俊(jun)

副教授(shou)

 量(liang)子物(wu)理理论

shenjun@51springs.com

0551-63600205


刘乃乐

副教授

 量子(zi)物(wu)理理论

 nlliu@51springs.com

0551-63600010


陈(chen)腾云

副研究员

 量子通信(xin)网络实验

 tychen@51springs.com

0551-63607951


印 娟

副研究员

 自由空(kong)间量子(zi)通信(xin)

 yinjuan@51springs.com

021-68121234


廖(liao)胜凯(kai)

副(fu)研究(jiu)员

 自由空间量子通(tong)信

 skliao@51springs.com

021-68121234


任继刚(gang)

副(fu)研究员

 自(zi)由(you)空间量子通信

 jgren@51springs.com

021-68121234


江 晓(xiao)

副(fu)研究(jiu)员

 单光(guang)子探测、快(kuai)电子学技术支撑

 jiangx@51springs.com

0551-63600070


徐(xu)春凯

副教(jiao)授

 原(yuan)子分(fen)子谱(pu)学

 xuck@51springs.com

0551-63600023


单 旭(xu)

副教授

 原子分子谱学

 xshan@51springs.com

0551-63600023




实验装置:

1.自由空间量子通信平台


自由空间量子通信平台


2.多(duo)光子纠缠(chan)平台(tai)

多光子纠缠平台


3.超冷原(yuan)子(zi)量(liang)子(zi)模拟(ni)平(ping)台

多光子纠缠平台


4.冷原子量子存储平台

冷原子量子存储平台


5.电子碰(peng)撞(zhuang)谱学平台(tai)

电子碰撞谱学平台


6.单原子分(fen)子识别平(ping)台

单原子分子识别平台



7.电子学支撑平台

电子学支撑平台


8.高(gao)性能(neng)计算(suan)平台(tai)

高性能计算平台

突(tu)出科研(yan)成果(guo):

1.在量(liang)子纠缠操纵及量(liang)子物理基础检(jian)验实验方(fang)面

  该(gai)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)团队在(zai)(zai)(zai)若干(gan)关键的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)操纵(zong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)器(qi)件研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)方(fang)面(mian)(mian)(mian)处(chu)于(yu)国(guo)(guo)际领先(xian)水平,例如,通(tong)过(guo)设计(ji)(ji)稳定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)泵浦(pu)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)聚焦系(xi)(xi)统(tong)、可靠(kao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)补偿系(xi)(xi)统(tong)、五维可调的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)效(xiao)率收(shou)集系(xi)(xi)统(tong)等关键系(xi)(xi)统(tong),研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)团队研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)功(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)高(gao)亮(liang)(liang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)品质纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)源(yuan),亮(liang)(liang)度(du)超(chao)过(guo)了(le)(le)(le)(le)(le)每秒100万对,收(shou)集效(xiao)率达(da)到(dao)25%以(yi)(yi)上(shang)(shang)。利用这些先(xian)进(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)器(qi)件,研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)团队在(zai)(zai)(zai)多(duo)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)产生、操纵(zong)及鉴别等研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)方(fang)向上(shang)(shang)处(chu)于(yu)国(guo)(guo)际领先(xian)地(di)(di)(di)(di)位,取(qu)(qu)得了(le)(le)(le)(le)(le)诸多(duo)具有(you)世(shi)界影响的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)果(guo)。首(shou)(shou)次(ci)(ci)全面(mian)(mian)(mian)地(di)(di)(di)(di)在(zai)(zai)(zai)实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)上(shang)(shang)用不(bu)等式(shi)(shi)(shi)和不(bu)用不(bu)等式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)(shi)检(jian)验(yan)(yan)了(le)(le)(le)(le)(le)四光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)非定(ding)(ding)域(yu)性,并首(shou)(shou)次(ci)(ci)证实(shi)(shi)(shi)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)四粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)态[Phys. Rev. Lett. 91, 180401 (2003)]。在(zai)(zai)(zai)国(guo)(guo)际上(shang)(shang)第一次(ci)(ci)成(cheng)(cheng)功(gong)地(di)(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)备(bei)出了(le)(le)(le)(le)(le)高(gao)亮(liang)(liang)度(du)、高(gao)对比度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)对源(yuan),并以(yi)(yi)高(gao)于(yu)95%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)真(zhen)度(du)检(jian)验(yan)(yan)了(le)(le)(le)(le)(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)团队提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基于(yu)两(liang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)GHZ定(ding)(ding)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)证明[Phys. Rev. Lett. 95, 240406 (2005)],首(shou)(shou)次(ci)(ci)将(jiang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)力学(xue)(xue)(xue)与定(ding)(ding)域(yu)实(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)论(lun)(lun)之间的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)矛盾在(zai)(zai)(zai)两(liang)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)体(ti)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)以(yi)(yi)最(zui)显著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)(shi)揭示出来。首(shou)(shou)次(ci)(ci)成(cheng)(cheng)功(gong)地(di)(di)(di)(di)得到(dao)了(le)(le)(le)(le)(le)五光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)[Nature 430, 54 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Physics 2, 678 (2006)],这是(shi)(shi)中(zhong)(zhong)国(guo)(guo)科学(xue)(xue)(xue)家首(shou)(shou)篇Nature Physics封面(mian)(mian)(mian)论(lun)(lun)文,Nature杂(za)(za)志(zhi)“研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)亮(liang)(liang)点”栏(lan)目(mu)(mu)对该(gai)工作(zuo)进(jin)(jin)(jin)行报(bao)道(dao),称(cheng)赞(zan)该(gai)成(cheng)(cheng)果(guo)是(shi)(shi)“在(zai)(zai)(zai)大尺度(du)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)信研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)取(qu)(qu)得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)长足进(jin)(jin)(jin)展(zhan)”。制(zhi)(zhi)备(bei)了(le)(le)(le)(le)(le)在(zai)(zai)(zai)国(guo)(guo)际上(shang)(shang)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)数最(zui)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)薛定(ding)(ding)谔(e)(e)猫态和可以(yi)(yi)用于(yu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)计(ji)(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簇态[Nature Physics 3, 91 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(2010)],同样利用参量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)下转换过(guo)程得到(dao)了(le)(le)(le)(le)(le)稳定(ding)(ding)强健的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)纠(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)缠(chan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan),而无需进(jin)(jin)(jin)行破(po)(po)坏性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)探测,输出保(bao)真(zhen)度(du)达(da)到(dao)了(le)(le)(le)(le)(le)87%,从(cong)而使得各种(zhong)(zhong)相关的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)协(xie)议得以(yi)(yi)可控的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)现。Nature Photonics杂(za)(za)志(zhi)审稿(gao)人给(ji)出了(le)(le)(le)(le)(le)很(hen)高(gao)评价(jia),认为该(gai)实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)结果(guo)是(shi)(shi)“光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)信息处(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一个重大突破(po)(po)”。


2.在量子(zi)隐形(xing)传态实验(yan)方面(mian)

  研究(jiu)团队在(zai)首次实(shi)(shi)(shi)现五光子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan)的(de)(de)基础(chu)上,实(shi)(shi)(shi)现了(le)(le)终端开放的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)隐形(xing)(xing)传(chuan)态[Nature 430, 54 (2004)],为奠(dian)(dian)定分布式量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)信(xin)息处理(li)的(de)(de)基础(chu)做出了(le)(le)贡献。首次实(shi)(shi)(shi)现了(le)(le)两光子(zi)(zi)(zi)(zi)复(fu)合系(xi)(xi)统(tong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)隐形(xing)(xing)传(chuan)态[Nature Physics 2, 678 (2006)]。此前,所(suo)有的(de)(de)隐形(xing)(xing)传(chuan)态实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)都只传(chuan)输(shu)单个(ge)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)态,而实(shi)(shi)(shi)现复(fu)合系(xi)(xi)统(tong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)隐形(xing)(xing)传(chuan)态在(zai)技术(shu)上面临着(zhe)巨大的(de)(de)挑战。实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)结(jie)果(guo)(guo)表(biao)明,不仅两个(ge)光子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)态能被精(jing)确传(chuan)输(shu),两光子(zi)(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)统(tong)中的(de)(de)各种关(guan)联关(guan)系(xi)(xi)也能被精(jing)确传(chuan)输(shu)。2008年(nian),实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)演(yan)示了(le)(le)在(zai)两地之间进(jin)行(xing)(xing)多重纠缠(chan)交换的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)协(xie)议(yi)[Phys. Rev. Lett. 101, 080403 (2008)],该实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)把一个(ge)全(quan)功(gong)能量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)中继器的(de)(de)可能实(shi)(shi)(shi)现推进(jin)了(le)(le)一大步,并且为一大批新型复(fu)杂(za)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)协(xie)议(yi)实(shi)(shi)(shi)现奠(dian)(dian)定了(le)(le)基础(chu)。2009年(nian),成功(gong)实(shi)(shi)(shi)现了(le)(le)世界上最(zui)远距离(16公里(li)) 的(de)(de)自由空(kong)间量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)隐形(xing)(xing)传(chuan)态[Nature Photonics (2010), accepted],保(bao)真度(du)达到了(le)(le)89%,此实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)表(biao)明基于自由空(kong)间实(shi)(shi)(shi)施量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通信(xin)的(de)(de)可行(xing)(xing)性(xing),并为实(shi)(shi)(shi)现全(quan)球量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通信(xin)奠(dian)(dian)定了(le)(le)重要基础(chu)。Nature Photonics审(shen)稿人给出了(le)(le)很高评价(jia),认为实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)结(jie)果(guo)(guo)代表(biao)了(le)(le)目前量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通信(xin)技术(shu)的(de)(de)前瞻性(xing)进(jin)展。


3.在量子(zi)密(mi)码方面

  该研(yan)究团(tuan)队(dui)实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)距离(li)达13公(gong)里(li)的(de)(de)(de)(de)自由空(kong)间(jian)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan)和量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密钥分(fen)(fen)(fen)发(fa)[Phys. Rev. Lett. 94, 150501 (2005)],在国(guo)际(ji)上首(shou)次(ci)证(zheng)明(ming)(ming)纠缠(chan)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)在穿(chuan)透(tou)等效于(yu)整(zheng)个大(da)气层(ceng)厚度的(de)(de)(de)(de)地面(mian)大(da)气后,纠缠(chan)仍然(ran)能够保持,并可(ke)(ke)(ke)应(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)高效、安(an)全(quan)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)。利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)诱骗态手段(duan)率(lv)先(xian)在国(guo)际(ji)上实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)绝(jue)对(dui)安(an)全(quan)距离(li)超过百公(gong)里(li)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密钥分(fen)(fen)(fen)发(fa)[Phys. Rev. Lett. 98, 010505 (2007)],克服了(le)(le)(le)(le)(le)以前所(suo)有基于(yu)弱相干光(guang)(guang)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密码(ma)实(shi)验(yan)中所(suo)固有的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性漏洞(dong)。2009年,又率(lv)先(xian)实(shi)现(xian)绝(jue)对(dui)安(an)全(quan)距离(li)200公(gong)里(li)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密钥分(fen)(fen)(fen)发(fa),为目前国(guo)际(ji)上绝(jue)对(dui)安(an)全(quan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密钥分(fen)(fen)(fen)发(fa)最远距离(li)。首(shou)次(ci)实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)距离(li)20公(gong)里(li)的(de)(de)(de)(de)三节点(dian)链状实(shi)时语音(yin)(yin)加密量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)网(wang)(wang)络(luo)[Optics Express 17, 6540 (2009)],美(mei)国(guo)Science 杂志(zhi)和欧洲物理(li)学(xue)会的(de)(de)(de)(de)Physics World 对(dui)此专门(men)进(jin)行(xing)了(le)(le)(le)(le)(le)报道(dao)。研(yan)制成(cheng)功了(le)(le)(le)(le)(le)五节点(dian)星型(xing)实(shi)时语音(yin)(yin)加密量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)网(wang)(wang)络(luo),这是国(guo)际(ji)上首(shou)个可(ke)(ke)(ke)升级的(de)(de)(de)(de)全(quan)通(tong)(tong)(tong)型(xing)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)网(wang)(wang)络(luo)和首(shou)个城际(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)网(wang)(wang)络(luo),并通(tong)(tong)(tong)过了(le)(le)(le)(le)(le)中国(guo)科学(xue)院科技成(cheng)果鉴定(ding)。 在量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)计算和量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)仿(fang)(fang)真(zhen)方(fang)面(mian),利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)特实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)Shor加密算法,实(shi)验(yan)演示了(le)(le)(le)(le)(le)15=3×5这一(yi)(yi)质(zhi)因(yin)子(zi)(zi)(zi)(zi)分(fen)(fen)(fen)解[Phys. Rev. Lett. 99, 250504 (2007)]。应(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)双光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)、四(si)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)特簇(cu)态进(jin)行(xing)了(le)(le)(le)(le)(le)单向量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)计算的(de)(de)(de)(de)实(shi)验(yan),实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)高效量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)Grover搜寻算法和高臵信(xin)(xin)度两比(bi)(bi)特量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)门(men)[Phys. Rev. Lett. 99, 120503 (2007)]。设计并实(shi)验(yan)检(jian)验(yan)了(le)(le)(le)(le)(le)巧妙的(de)(de)(de)(de)多光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)“容失(shi)”编码(ma)网(wang)(wang)络(luo)[PNAS 105, 11050 (2008)],首(shou)次(ci)在国(guo)际(ji)上原理(li)性地证(zheng)明(ming)(ming)了(le)(le)(le)(le)(le)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)编码(ma)技术可(ke)(ke)(ke)以有效克服量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)计算过程中的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)类严(yan)重错(cuo)误—量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)特的(de)(de)(de)(de)丢(diu)失(shi)。利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)信(xin)(xin)息技术来模(mo)(mo)(mo)拟凝聚态物理(li)学(xue)的(de)(de)(de)(de)重要问题,通(tong)(tong)(tong)过操纵多光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan)和量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)仿(fang)(fang)真(zhen)方(fang)法,实(shi)验(yan)证(zheng)实(shi)了(le)(le)(le)(le)(le)一(yi)(yi)种存在于(yu)两维空(kong)间(jian)的(de)(de)(de)(de)奇特粒子(zi)(zi)(zi)(zi)“任意子(zi)(zi)(zi)(zi)”服从(cong)分(fen)(fen)(fen)数(shu)统计[Phys. Rev. Lett. 102, 030502 (2009)]。利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)极化模(mo)(mo)(mo)式和动量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)模(mo)(mo)(mo)式,制备出了(le)(le)(le)(le)(le)六比(bi)(bi)特超纠缠(chan)簇(cu)态这一(yi)(yi)普适(shi)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)计算资(zi)源,并通(tong)(tong)(tong)过在簇(cu)态上进(jin)行(xing)单量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)特测量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),实(shi)现(xian)了(le)(le)(le)(le)(le)任意输入的(de)(de)(de)(de)控制非门(men)[Phys. Rev. Lett. 104, 020501 (2010)]。


4.在冷原子(zi)量子(zi)存储方面

  在国际上(shang)(shang)首次实(shi)现频率(lv)展(zhan)宽在MHz量(liang)级的(de)(de)(de)(de)窄带纠缠(chan)光(guang)源[Phys. Rev. Lett. 101, 190501 (2008)],第一次使纠缠(chan)光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)存储(chu)(chu)(chu)成为可能。首次实(shi)现了(le)光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)特与(yu)原子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)特间的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)隐形传态[Nature Physics 4, 103 (2008)],传输到原子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)特的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)信(xin)息(xi)在存储(chu)(chu)(chu)了(le)8微(wei)秒(miao)后,被(bei)(bei)成功地(di)转换为光(guang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)态以(yi)作进(jin)一步(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)信(xin)息(xi)处理(li),该实(shi)验以(yi)封面标题的(de)(de)(de)(de)形式发(fa)表在Nature Physics上(shang)(shang)。首次实(shi)现了(le)具有存储(chu)(chu)(chu)和读(du)出功能的(de)(de)(de)(de)纠缠(chan)交换[Nature 454, 1098 (2008)],建立(li)了(le)由300米(mi)光(guang)纤连接(jie)的(de)(de)(de)(de)两(liang)个冷(leng)原子(zi)(zi)(zi)(zi)系综之间的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan)。这(zhei)种冷(leng)原子(zi)(zi)(zi)(zi)系综之间的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan)可以(yi)被(bei)(bei)读(du)出并(bing)转化(hua)为光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)纠缠(chan),以(yi)进(jin)行(xing)进(jin)一步(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)传输和量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)操作。Nature 杂志发(fa)布了(le)题为“量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)推动”的(de)(de)(de)(de)新(xin)闻稿,称赞(zan)该工作“扫除了(le)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通信(xin)中的(de)(de)(de)(de)一大绊脚石”,并(bing)在网页上(shang)(shang)发(fa)布了(le)题为“量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)密码(ma)可以(yi)走远了(le)”的(de)(de)(de)(de)报道(dao)(dao)。首次将单次激发(fa)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)存储(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)寿(shou)命延长至毫秒(miao)量(liang)级[Nature Physics 5, 95 (2009)],将以(yi)前的(de)(de)(de)(de)结果提高了(le)2个数量(liang)级,向实(shi)现基于量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)中继(ji)器(qi)的(de)(de)(de)(de)远距离量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通信(xin)迈(mai)出了(le)重要的(de)(de)(de)(de)一步(bu)(bu),英(ying)国《新(xin)科(ke)学家》等多家欧美科(ke)学新(xin)闻媒体都对该成果做了(le)报道(dao)(dao)。


5.在量子(zi)物理和量子(zi)信息的理论方(fang)面

  提出(chu)了(le)(le)(le)适(shi)用(yong)(yong)于(yu)连(lian)续变(bian)(bian)量(liang)(liang)体系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Bell不(bu)等(deng)式[Phys. Rev. Lett. 88, 040406 (2002)],给(ji)出(chu)了(le)(le)(le)用(yong)(yong)连(lian)续变(bian)(bian)量(liang)(liang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)体系(xi)进(jin)行(xing)分(fen)(fen)离(li)变(bian)(bian)量(liang)(liang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)信(xin)息处(chu)理实(shi)(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理论基础,该(gai)工作所(suo)提出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法已被国(guo)际(ji)学(xue)(xue)者广(guang)(guang)泛接(jie)(jie)受并采用(yong)(yong),被称为研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)连(lian)续变(bian)(bian)量(liang)(liang)非(fei)定(ding)域(yu)(yu)(yu)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“准自(zi)旋方(fang)法”,被国(guo)际(ji)权威(wei)同行(xing)学(xue)(xue)者在Reviews of Modern Physics以(yi)专门(men)篇(pian)幅介绍(shao),国(guo)际(ji)上已有多(duo)个(ge)(ge)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)小组进(jin)行(xing)了(le)(le)(le)跟踪(zong)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。证(zheng)明了(le)(le)(le)GHZ定(ding)理可(ke)以(yi)被推广(guang)(guang)到两光(guang)子(zi)(zi)情形(xing)(xing)[Phys. Rev. Lett. 90, 160408 (2003)],而且(qie)其实(shi)(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)验(yan)(yan)证(zheng)仅要求线性(xing)光(guang)学(xue)(xue)技术,该(gai)实(shi)(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)检验(yan)(yan)已经(jing)由本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)团队首(shou)次实(shi)(shi)(shi)(shi)现(xian)。通过(guo)二(er)次型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Bell类型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)等(deng)式给(ji)出(chu)了(le)(le)(le)一种对(dui)N个(ge)(ge)量(liang)(liang)子(zi)(zi)比特系(xi)统的(de)(de)(de)(de)(de)(de)纠缠(chan)(chan)(chan)分(fen)(fen)类[Phys. Rev. Lett. 90, 080401 (2003)]。首(shou)次提出(chu)关于(yu)判(pan)(pan)别(bie)(bie)量(liang)(liang)子(zi)(zi)纠缠(chan)(chan)(chan)态的(de)(de)(de)(de)(de)(de)矩阵(zhen)拉直法及(ji)其多(duo)体推广(guang)(guang)[Quantum Inf. & Comp. 3, 193 (2003)],被国(guo)际(ji)同行(xing)认为是近年(nian)来关于(yu)此(ci)问(wen)题(ti)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要突破(po),并被国(guo)际(ji)权威(wei)同行(xing)学(xue)(xue)者在Reviews of Modern Physics以(yi)专门(men)篇(pian)幅介绍(shao),已成(cheng)(cheng)为此(ci)领域(yu)(yu)(yu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最重(zhong)(zhong)要结果之(zhi)一。发现(xian)了(le)(le)(le)一种构造纠缠(chan)(chan)(chan)目击者的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新方(fang)法和一类新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)分(fen)(fen)性(xing)判(pan)(pan)据(ju)(ju)—O-约化(hua)判(pan)(pan)据(ju)(ju)[Phys. Rev. Lett. 95, 150504 (2005)],该(gai)判(pan)(pan)据(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)判(pan)(pan)别(bie)(bie)能力非(fei)常强,约化(hua)判(pan)(pan)据(ju)(ju)、盖判(pan)(pan)据(ju)(ju)、重(zhong)(zhong)排判(pan)(pan)据(ju)(ju)等(deng)都是该(gai)判(pan)(pan)据(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特例,特别(bie)(bie)是该(gai)判(pan)(pan)据(ju)(ju)能够(gou)探(tan)测束缚(fu)纠缠(chan)(chan)(chan)这(zhei)类非(fei)常弱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)纠缠(chan)(chan)(chan),并且(qie)是直接(jie)(jie)以(yi)局域(yu)(yu)(yu)可(ke)观测量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)式给(ji)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),因此(ci)自(zi)动提供了(le)(le)(le)利用(yong)(yong)局域(yu)(yu)(yu)测量(liang)(liang)和经(jing)典通信(xin)来实(shi)(shi)(shi)(shi)现(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法。提出(chu)了(le)(le)(le)一种遥(yao)远(yuan)量(liang)(liang)子(zi)(zi)存储器之(zhi)间鲁棒(bang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)纠缠(chan)(chan)(chan)产(chan)生机制(zhi)及(ji)基于(yu)冷原(yuan)子(zi)(zi)系(xi)综(zong)和线性(xing)光(guang)学(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鲁棒(bang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)中继器方(fang)案[Phys. Rev. Lett. 98, 240502 (2007)],干(gan)涉仪稳定(ding)性(xing)方(fang)面(mian)相对(dui)于(yu)著名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)DLCZ方(fang)案改进(jin)了(le)(le)(le)至(zhi)少7个(ge)(ge)数量(liang)(liang)级,从而使得现(xian)实(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)远(yuan)距离(li)量(liang)(liang)子(zi)(zi)通信(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)实(shi)(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)为可(ke)能,该(gai)方(fang)案的(de)(de)(de)(de)(de)(de)关键步骤已经(jing)被本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)团队实(shi)(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)实(shi)(shi)(shi)(shi)现(xian)。提出(chu)了(le)(le)(le)第一个(ge)(ge)非(fei)阿贝尔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)纠错码[Phys. Rev. Lett. 101, 090501 (2008)]。



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