中国科学院量子信息重点实验室的研究进展

1. 中国科学院量子信息重点实验室的研究进展

 实现单比特超快普适电控量子逻辑门利用量子统计测量技术实现不受传统光学散射极限限制的相邻发光物体的测量和分辨 量子惠勒延迟选择实验的实现CuO高临界温度机制的第一性原理模拟光子偏振量子比特的固态量子存储器的实验实现二维极化费米气在自旋耦合作用下的奇异配对态及准粒子激发 验证新形式的海森堡不确定原理制备出八光子纠缠态实现对开放量子系统环境的调控：从马尔可夫到非马尔可夫的突变量子点激子精细结构的研究 “在Ge/Si纳米线量子调控实验上取得重要进展”“实验上首次发现量子关联可以不被环境破坏” “在量子信息基础理论研究中取得重要进展”“在芜湖建成世界上首个量子政务网” “提出用超导传输线腔耦合多个双量子点分子制备量子点分子团簇态的方法”“用光学方法实现“量子赌博机””“实现高精度量子相位测量，突破标准量子极限” “实现四端口量子密钥分配网络”“量子开关可以被局域识别”“揭示铽锰氧的巨磁电效应机制” “多光子干涉及六光子的时间可区分性”“基于表面等离子体的纳米光子学”“国内首次完成量子霍尔效应的实验” “实现远距离光纤量子保密通信”“固态光学微腔” “实现量子受控非门的隐形传输”“固态容错量子计算新方案” Realization of quantum Wheelers delayed-choice experimentJian-Shun Tang, Yu-Long Li, Xiao-Ye Xu, Guo-Yong Xiang, Chuan-Feng Li & Guang-Can GuoNature Photon. 6, 600–604 (2012)Origin of Ferroelectricity in High-Tc Magnetic Ferroelectric CuOGuangxi Jin, Kun Cao, Guang-Can Guo, and Lixin HePhys. Rev. Lett. 108, 187205 (2012)Realization of Reliable Solid-State Quantum Memory for Photonic Polarization QubitZong-Quan Zhou, Wei-Bin Lin, Ming Yang, Chuan-Feng Li, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 108, 190505 (2012)Molecule and Polaron in a Highly Polarized Two-Dimensional Fermi Gas with Spin-Orbit CouplingWei Yi and Wei ZhangPhys. Rev. Lett. 109, 140402 (2012)Nonlocal Memory Effects in the Dynamics of Open Quantum SystemsElsi-Mari Laine, Heinz-Peter Breuer, Jyrki Piilo, Chuan-Feng Li, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 108, 210402 (2012) Experimental investigation of the entanglement-assisted entropic uncertainty principleChuan-Feng Li, Jin-Shi Xu, Xiao-Ye Xu, Ke Li，Guang-Can GuoNature Physics 7,752–756(2011)Experimental control of the transition from Markovian to non-Markovian dynamics of open quantum systemsBi-Heng Liu,Li Li,Yun-Feng Huang,Chuan-Feng Li,Guang-Can Guo,Elsi-Mari Laine,Heinz-Peter Breuer,and Jyrki PiiloNature Physics 7, 931–934 (2011)Entanglement- enhanced measurement of a completely unknown optical phaseG. Y. Xiang, B. L. Higgins, D. W. Berry, H. M. Wiseman and G. J. PrydeNature Photonics 5, 43–47(2011)Experimental generation of an eight-photon Greenberger- Horne- Zeilinger stateYun-Feng Huang, Bi-Heng Liu, Liang Peng, Yu-Hu Li, Chuan-Feng Li, Guang-Can GuoNature Communications 2, Article number:546Exciton Polarization, Fine-Structure Splitting, and the Asymmetry of Quantum Dots under Uniaxial StressMing Gong, Weiwei Zhang, Guang-Can Guo, and Lixin HePhys. Rev. Lett. 106, 227401 (2011)(2011) Strong and Tunable Spin-Orbit Coupling of One-Dimensional Holes in Ge/Si Core/Shell NanowiresXiao-Jie Hao, Tao Tu, Gang Cao, Cheng Zhou, Hai-Ou Li, Guang-Can Guo, Wayne Y. Fung, Zhongqing Ji, Guo-Ping Guo, Wei LuNano Lett. 10 (8), 2956-2960 (2010)Experimental investigation of classical and quantum correlations under decoherenceJin-Shi Xu, Xiao-Ye Xu, Chuan-Feng Li, Cheng-Jie Zhang, Xu-Bo Zou, Guang-Can GuoNature Communications 1:7 doi: 10.1038/ncomms1005 (2010)Experimental Demonstration of Photonic Entanglement Collapse and RevivalJin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, Ming Gong, Xu-Bo Zou, Cheng-Hao Shi, Geng Chen, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 104, 100502 (2010) First-Principles Modeling of Multiferroic RMn2O5Kun Cao, Guang-Can Guo, David Vanderbilt, and Lixin HePhys. Rev. Lett. 103, 257201 (2009)Experimental Characterization of Entanglement Dynamics in Noisy ChannelsJin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, Xiao-Ye Xu, Cheng-Hao Shi, Xu-Bo Zou, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 103, 240502 (2009) Generation of Quantum-Dot Cluster States with a Superconducting Transmission Line ResonatorZhi-Rong Lin, Guo-Ping Guo, Tao Tu, Fei-Yun Zhu, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 101, 230501 (2008)Highly Reduced Fine-Structure Splitting in InAs/InP Quantum Dots Offering an Efficient On-Demand Entangled 1.55-μm Photon EmitterLixin He, Ming Gong, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, and Alex ZungerPhys. Rev. Lett. 101, 157405 (2008)Atom-Molecule Dark State: The Exact Quantum SolutionCheng Zhao, XuBo Zou, Han Pu, and GuangCan GuoPhys. Rev. Lett. 101, 010401 (2008)Experimental Decoy-State Quantum Key Distribution with a Sub-Poissionian Heralded Single-Photon SourceQin Wang, Wei Chen, Guilherme Xavier, Marcin Swillo, Tao Zhang, Sebastien Sauge, Maria Tengner, Zheng-Fu Han, Guang-Can Guo, and Anders KarlssonPhys. Rev. Lett. 100, 090501 (2008) Unitary Transformations Can Be Distinguished LocallyXiang-Fa Zhou, Yong-Sheng Zhang, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 99, 170401 (2007)Ferroelectricity Driven by the Noncentrosymmetric Magnetic Ordering in Multiferroic TbMn2O5: A First-Principles StudyChenjie Wang, Guang-Can Guo, and Lixin HePhys. Rev. Lett. 99, 177202 (2007)Stimulated Emission as a Result of Multiphoton InterferenceF. W. Sun, B. H. Liu, Y. X. Gong, Y. F. Huang, Z. Y. Ou, and G. C. GuoPhys. Rev. Lett. 99, 043601 (2007) Demonstration of Temporal Distinguishability in a Four-Photon State and a Six-Photon StateG. Y. Xiang, Y. F. Huang, F. W. Sun, P. Zhang, Z. Y. Ou, and G. C. GuoPhys. Rev. Lett. 97, 023604 (2006)Experimental Entanglement Distillation of Two-Qubit Mixed States under Local OperationsZhi-Wei Wang, Xiang-Fa Zhou, Yun-Feng Huang, Yong-Sheng Zhang, Xi-Feng Ren, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 96, 220505 (2006) Experimental Teleportation of a Quantum Controlled-NOT GateYun-Feng Huang, Xi-Feng Ren, Yong-Sheng Zhang, Lu-Ming Duan, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 93, 240501 (2004)Scalable Fault-Tolerant Quantum Computation in Decoherence-Free SubspacesZheng-Wei Zhou, Bo Yu, Xingxiang Zhou, Marc J. Feldman, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 93, 010501 (2004) Experimental Test of the Kochen-Specker Theorem with Single PhotonsYun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Yong-Sheng Zhang, Jian-Wei Pan, and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 90, 250401 (2003) Quantum Computation with Untunable CouplingsXingxiang Zhou, Zheng-Wei Zhou, Guang-Can Guo, and Marc J. FeldmanPhys. Rev. Lett. 89, 197903 (2002) Efficient Scheme for Two-Atom Entanglement and Quantum Information Processing in Cavity QEDShi-Biao Zheng and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 85, 2392 (2000) Probabilistic Cloning and Identification of Linearly Independent Quantum StatesLu-Ming Duan and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 80, 4999 (1998) Preserving Coherence in Quantum Computation by Pairing Quantum BitsLu-Ming Duan and Guang-Can GuoPhys. Rev. Lett. 79, 1953 (1997)

2. 中国科学院量子信息重点实验室的研究内容

量子密码研究可实用化的量子密码技术，提高密码技术的性能和实用体系的安全性，探索新型量子密码体系。半导体量子芯片在半导体材料上研制单电子量子点，量子逻辑门操作，量子信息探测并在多个量子逻辑比特的芯片上演示量子信息处理的功能，最终研制成实用的量子芯片。量子纠缠网络研制量子光源、量子信道、量子存储、量子路由、量子中继等，研究不同物理系统之间量子信息的传递和转换，最终实现长程的全量子纠缠网络。光量子集成芯片研究高品质固体微腔量子比特，光机械，表面等离子体数据总线等，最终研制成光量子集成芯片用于量子模拟和作为量子纠缠网络的节点。量子理论基础研究量子信息的基础理论，提出相关实验方案，如适用于量子模拟的多体量子体系；研究高效的第一原理计算方法，并应用于量子信息和凝聚态物理等领域。

3. 中国科学院量子信息重点实验室的科研团队

本实验室目前有研究人员15人，管理人员2人，其中高级职称10人，博士10人。

4. 中国科学院量子信息重点实验室的历史沿革

本实验室的前身是一九八三年郭光灿院士回国后组建的量子光学研究组。上世纪八〇年代主要从事量子光学领域的基础理论研究，在光场压缩态等非经典效应 方面做出了一系列重要研究成果，自一九八四年起在国内率先开设《量子光学》研究生课程，一九九〇年由高等教育出版社出版《量子光学》著作。九〇年代初期当量子信息学科在国际上悄然出现时，本实验室在国内率先投入到这个新兴交叉学科领域的基础理论研究，先后提出“量子避错编码原理”和“量子概率克隆原理”等，受到国际学术界的高度评价。一九九九年，在中国科学院的支持下，成立“中国科学技术大学量子通信与量子计算开放实验室”(Laboratory of Quantum Communication and Quantum Computation, 简称LQCC)。二〇〇一年中国科学院正式批准为中科院重点实验室(中国科学院科发计字[2001]477号文件)，全称为“中国科学院中国科学技术大学 量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。二○○五年中科院下文(中国科学院科发计字[2005]65号文件)更名为“中国科学院量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。二〇〇一年，郭光灿教授作为首席科学家承担科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”，来自国内十多个重要研究所和著名大学的五十余位科学家协作参加该项目的研究；二〇〇二年经由国家基金委批准为“创新研究群体”；二〇〇三年本实验室的“量子信息技术的基础研究”项目荣获国家自然科学二等奖，同年郭光灿教授当选中国科学院院士，并荣获“何梁何利”奖。二〇〇四年经由中科院批准进入“中国科学院创新团队国际合作伙伴计划”，引进七位海外知名学者加盟本实验室的创新团队。二〇〇六年郭光灿院士作为首席科学家承担科技部重大科学研究计划“量子调控”项目“量子通信与量子计算的物理实现”。

5. 中国科学院量子信息重点实验室的发展目标

实验室的总体目标是：充分发挥多学科交叉协作的优势，理论研究与实验研究相结合，基础研究与应用研究相结合，科学研究与人才培养相结合，在量子光学和量子信息领域不断做出国际水平的成果，培养和造就年轻的学术带头人，建成我国量子信息科学的创新研究基地。实验室的长远目标是研制成功量子计算机和实用的量子通信系统。

6. 量子信息与量子科技前沿协同创新中心的科研体系

中心下设6个研究部，包括：（1）光与冷原子量子物理和量子信息（2）分子系统量子测量与控制（3）基于固态系统的量子物理和量子信息（4）量子-X（5）量子材料与器件（6）量子理论与模拟

7. 中国量子科学院简介

亲您好，很高兴为您解答，中国量子科学院简介: 中国量子科学院成立于2015年8月。中国量子科学院根据事业管理和科研发展的需要，总部机关设有职能部门和学术与专家委员会，直属机构有研究所（中心实验室）产业示范基地。主要研究发展方向是，量子科技系统理论与实践的创新。中国量子科学院在量子基础理论创新与产业化实践方面，占据着世界科技前沿的位置，产业化实践涵盖六大相关领域。【摘要】
中国量子科学院简介【提问】
亲您好，很高兴为您解答，中国量子科学院简介: 中国量子科学院成立于2015年8月。中国量子科学院根据事业管理和科研发展的需要，总部机关设有职能部门和学术与专家委员会，直属机构有研究所（中心实验室）产业示范基地。主要研究发展方向是，量子科技系统理论与实践的创新。中国量子科学院在量子基础理论创新与产业化实践方面，占据着世界科技前沿的位置，产业化实践涵盖六大相关领域。【回答】
中国量子科学院在量子基础理论的原始创新方面，在哲学、物理、数学、逻辑、心理学五大学科领域，进行了系统化、完整的理论建设。中国量子科学院贯彻解放思想，实事求是，瞄准世界科技前沿，锐意开拓进取的科学精神，围绕我国国情和世界发展趋势，吸收各国先进的科技成果，为推动中国的量子科技产业发展，为适应高新科技发展，结合知识经济和互联网经济发展的态势，凝聚了一批国内一流的专家学者，组成一支高智能的科研队伍，形成一个高层次的智力集团，为量子科技的学术创新与产业化实践，发挥着积极的主导作用。【回答】
中国量子科学院是量子科学创新研究领域的重要阵地，是面向全球进行量子科技产业化发展的主导力量。中国量子科学院成立以来，在量子通信、量子大健康、量子生态环境与农业、量子中医药、量子金融、量子科技与教育培训领域，发挥着日益重要。【回答】

8. 国家重大科学研究计划的量子调控研究

根据2014年重要支持方向，量子调控研究重点领域包括：1. 低维体系量子输运和拓扑态的量子调控研究低维量子体系中的量子输运和关联效应及其新奇量子现象，研究低维体系的自旋-轨道耦合、局域电场、赝磁场、载流子动力学、带隙等的调制机理，研究低维体系中的拓扑现象，如狄拉克点的拓扑性及其调控原理，探索量子线中的马约拉纳费米子。 2. 强自旋-轨道耦合体系中的关联效应及其量子态调控研究重原子化合物中的奇异量子态和物性，发展和完善与重原子高轨道电子相关的物性表征技术，揭示相互作用竞争导致的多种自由度之间的耦合与制约机制，探索具有新奇量子特性的新结构和材料；研究基于外场和自旋-轨道耦合的输运特性及多自由度调控，开发电子关联和多种自由度之间相互作用的调控手段。 3. 过渡金属氧化物界面的新奇量子现象研究过渡金属氧化物界面的新奇量子态和量子现象及其应用，发展原子尺度的精确可控生长技术，制备高品质的氧化物薄膜和异质结构；研究表面、界面的精细原子构型、电子特性及外场下的动力学行为。 4. 低维量子功能材料与器件研究具有奇异物性的低维磁性量子功能材料与器件，研究与自旋-轨道耦合、关联和量子相干相关的新奇量子效应及其调控原理；发展制备高品质的单晶与异质结构的新材料体系、新方法，研究宏观量子有序态在外场调控下的动力学、输运和光学特性。 5. 量子相干器件和微纳光子结构的量子调控（C类）研究微波、射频等与量子比特器件的耦合及退相干机制，发展多量子比特和多谐振腔的制备技术, 实现多量子比特的耦合纠错和运算门操作，探索多体问题的量子模拟；研究光场与微纳光子结构的耦合、非线性相互作用及导致的量子现象，制备高品质光子微腔，研究局域光子态与电子量子态的耦合及产生的量子效应。 6. 固态量子计算的关键物理问题（C类）研究固态量子信息处理系统在经典和量子光场驱动下的行为，发展单量子态探测和控制的实验手段，建立处理退相干的动力学方法；研究基于关联系统的量子计算方案，通过实验模拟各种固体关联效应。