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實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，原子能級(jí)以及與原子相互作用的光脈沖序列復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系精密測(cè)量物理與量子光學(xué)團(tuán)隊(duì)開展國(guó)際合作研究，在突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的精密測(cè)量研究中取得系列重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)利用預(yù)測(cè)和回溯測(cè)量的方法，實(shí)現(xiàn)了迄今含原子數(shù)最多的原子自旋壓縮以及突

本項(xiàng)目開發(fā)了一種量子保密通信保障信息傳輸安全條件下的量子安全云智慧考場(chǎng)作弊防控新技術(shù)，并成功地開發(fā)了量子安全云智慧偵測(cè)器屏蔽、量子安全偵測(cè)等終端產(chǎn)品， 所開發(fā)完成的量子安全云智慧考場(chǎng)技防平臺(tái)，確保考試安全和公平公正”的明確指示，針對(duì)當(dāng)前無線電作弊的現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)，實(shí)施有效的考場(chǎng)電子防衛(wèi)。該系統(tǒng)偵測(cè)范圍涵蓋當(dāng)前已知的幾乎所有無線電作弊設(shè)備（包括語音通信、字符通信以及手機(jī)/對(duì)講機(jī)等），兼具實(shí)時(shí)偵測(cè)、作弊信號(hào)識(shí)別、作弊信號(hào)內(nèi)容探測(cè)、作弊信號(hào)還原取證、對(duì)作弊信號(hào)實(shí)施阻斷等多種能力。功能全面強(qiáng)大，易于部署，且能夠接入考務(wù)綜合管理平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)接口鏈接支持與巡查指揮等其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通和協(xié)同工作，是目前業(yè)內(nèi)最先進(jìn)最完整的高科技作弊防控解決方案。 

超高的遷移率、超低載流子濃度，以及單個(gè)費(fèi)米口袋特性是整個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵所在。他們研究了多種高品質(zhì)的ZrTe5晶體，該材料在2014年被中科院物理所翁紅明、戴希和方忠等人預(yù)測(cè)可能具有非平庸的拓?fù)湫浴Ｔ诘蜏睾托〈艌?chǎng)條件下，通過量子振蕩輸運(yùn)測(cè)量和分析手段，可以重構(gòu)出一個(gè)非常清晰的閉合費(fèi)米面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種封閉的三維費(fèi)米面可以與準(zhǔn)二維體系明確分開，在量子極限

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:1）提出冷原子實(shí)現(xiàn)和探測(cè)相對(duì)論狄拉克粒子的理論,并預(yù)言可觀測(cè)相應(yīng)的拓?fù)湎嘧儯凰固垢！TH和Nice大學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內(nèi)在定量聯(lián)系。3）是國(guó)際上最早研究冷原子幾何相位誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)的少數(shù)理論組之一，提出實(shí)現(xiàn)原子自旋霍爾效應(yīng)理論，并被NIST實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。冷原子相對(duì)論效應(yīng)和誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)已逐步成為當(dāng)前量子模擬的新熱點(diǎn)研究。4）提出了非絕熱和非常規(guī)幾何量子計(jì)算理論，解決了原絕熱理論不易在實(shí)際體系中實(shí)現(xiàn)的困難，已被7個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。發(fā)表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

1）提出冷原子實(shí)現(xiàn)和探測(cè)相對(duì)論狄拉克粒子的理論,并預(yù)言可觀測(cè)相應(yīng)的拓?fù)湎嘧儯凰固垢！TH和Nice大學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內(nèi)在定量聯(lián)系。3）是國(guó)際上最早研究冷原子幾何相位誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)的少數(shù)理論組之一，提出實(shí)現(xiàn)原子自旋霍爾效應(yīng)理論，并被NIST實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。冷原子相對(duì)論效應(yīng)和誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)已逐步成為當(dāng)前量子模擬的新熱點(diǎn)研究。4）提出了非絕熱和非常規(guī)幾何量子計(jì)算理論，解決了原絕熱理論不易在實(shí)際體系中實(shí)現(xiàn)的困難，已被7個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。發(fā)表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

本方法以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的碳量子點(diǎn)。這種碳量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率能夠達(dá)到 30 %左右。制 備好的碳量子點(diǎn),不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得 到熒光碳量子點(diǎn)薄膜。而且這種碳量子點(diǎn)毒性低，水溶性好，熒光量 子產(chǎn)率高，在細(xì)胞及活體成像方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。總之，該制備方 法簡(jiǎn)單易行，材料來源廣泛且廉價(jià)，產(chǎn)率大。所得的熒光碳量子點(diǎn)具 有熒光量子產(chǎn)率高、易成膜、低細(xì)胞毒性且耐光漂白等性質(zhì)，已經(jīng)作 為生物成像劑用于細(xì)胞的熒光共聚焦成像

要實(shí)現(xiàn)三維量子霍爾效應(yīng)，就需要達(dá)到所謂的極端量子極限條件（Extreme Quantum Limit）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件要求異常苛刻，如果選用常用的金屬銅塊作為研究對(duì)象，要施加超過3000特斯拉的磁場(chǎng)才能進(jìn)入極端量子極限態(tài)，而這是當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件無法提供的。因此，三維量子霍爾效應(yīng)方向的研究一度處于幾乎停頓的狀態(tài)。 為了滿足這項(xiàng)苛刻的條件，張立源團(tuán)隊(duì)巧妙地選用了高品質(zhì)的五碲化鋯（ZrTe5）晶

以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的 碳量子點(diǎn)。這種碳量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率能夠達(dá)到 30 %左右。制備 好的碳量子點(diǎn),不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得到 熒光碳量子點(diǎn)薄膜。

北京大學(xué)物理學(xué)院“極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”王劍威研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組，與英國(guó)、丹麥、奧地利和澳大利亞的學(xué)者合作，實(shí)現(xiàn)了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態(tài)功能，為芯片上光量子信息處理和計(jì)算模擬的應(yīng)用，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術(shù)，結(jié)合了量子物理、量子信息和集成光子學(xué)等前沿學(xué)科，通過半導(dǎo)體微納加工制造高性能且大規(guī)模集成的光量子器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)光量子信息的高效處理、計(jì)算和傳輸?shù)裙δ堋Ｆ渲校霉杌矫婀獠▽?dǎo)集成技術(shù)的光量子芯片具有諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，包括集成度高、穩(wěn)定性好、編程操控性優(yōu)越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)光量子信息應(yīng)用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態(tài)和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態(tài)的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與布里斯托爾大學(xué)、丹麥科技大學(xué)、奧地利科學(xué)院、赫瑞-瓦特大學(xué)和西澳大利亞大學(xué)科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術(shù)和應(yīng)用方面取得了突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種基于微環(huán)諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導(dǎo)的強(qiáng)四波混頻非線性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了光子全同性優(yōu)于90%、無需濾波后處理的50%觸發(fā)效率的單光子對(duì)源，達(dá)到了對(duì)4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達(dá)到了92%。團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測(cè)量和量子比特焊接操作，通過量子態(tài)層析實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團(tuán)隊(duì)在單一硅芯片上實(shí)現(xiàn)了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測(cè)量的全功能集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態(tài)。通過對(duì)兩對(duì)糾纏光子對(duì)進(jìn)行量子比特焊接操作，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對(duì)兩對(duì)糾纏光子中各一個(gè)光子進(jìn)行貝爾投影操作，實(shí)現(xiàn)了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產(chǎn)生了量子糾纏；利用兩個(gè)芯片間的量子態(tài)傳輸和量子糾纏分布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態(tài)，達(dá)到了近90%的隱形傳態(tài)保真度。 團(tuán)隊(duì)研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法小了約5-6個(gè)數(shù)量級(jí)，不僅達(dá)到了器件的微型化，同時(shí)具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統(tǒng)性能優(yōu)越等特點(diǎn)，其中量子隱形傳態(tài)保真度優(yōu)于已報(bào)道的其它物理實(shí)現(xiàn)方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調(diào)控技術(shù)，為片上量子物理基礎(chǔ)研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計(jì)算模擬的應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)。

在 雙金屬氮雜富勒烯 Gd2@C79N 的分子結(jié)構(gòu)和量子比特行為這一體系中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意疊加態(tài)的操控，并可應(yīng)用于 Grover 算法中。直流磁化率測(cè)試表明，碳籠上氮原子取代引入的自由基轉(zhuǎn)移到內(nèi)部釓離子之間，并與兩個(gè)釓離子發(fā)生強(qiáng)的鐵磁耦合（耦合常數(shù) JGd-Rad = 350 ± 20 cm-1 ），使體系呈現(xiàn)出 S = 15/2 的高自旋基態(tài)。連續(xù)波電子順磁共振（ cw-EPR ）測(cè)試在 0-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)觀測(cè)到了 22 個(gè)躍遷，通過自旋哈密頓量的擬合可以確定 Gd2@C79N 中豐富的多能級(jí)結(jié)構(gòu)。脈沖 EPR （ pulse EPR ）則可以通過自旋回波（ spin echo ）信號(hào)研究體系中的退相干行為。在 5 K 溫度下， 2-6000 G 磁場(chǎng)范圍內(nèi)，高自旋 Gd2@C79N 仍然具有微秒量級(jí)的退相干時(shí)間， 如此長(zhǎng)的退相干時(shí)間使得對(duì)任意自旋疊加態(tài)的操控成為可能。自旋回波章動(dòng)實(shí)驗(yàn)證明了體系中多樣性拉比循環(huán)（ Rabi Cycle ）的存在，拉比頻率則可由旋轉(zhuǎn)波近似的方法從 22 個(gè)躍遷推演計(jì)算，并且得到與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致的結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了 Gd2@C79N 的 22 個(gè)躍遷非常適合用于量子操作。