扫描手机二维码
开通时间：..
最后更新时间：..
的个人主页 http://faculty.ustc.edu.cn/chenkai/zh_CN/index.htm
近日，中国科大教授潘建伟、张军等联合浙江大学储涛教授研究组，通过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处理，实现了速率达18.8 Gbps迄今最快的实时量子随机数发生器，相关研究成果以“封面论文”的形式发表于《应用物理快报》[Appl. Phys. Lett. 118, 264001 (2021)]。美国物理联合会（AIP）以“量子随机数发生器实现尺寸和性能新基准（Quantum Random Number Generator Sets Benchmark for Size, Performance）”为题刊发新闻稿对该工作进行了报道，SciTechDaily、phys.org、Scienceblog、MIT Technology Review等多家科技媒体也进行了相关转载报道。
近日，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、陈腾云与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作，利用中科院上海微系统所尤立星小组研制的超导探测器，基于“济青干线”现场光缆，突破现场远距离高性能单光子干涉技术，分别采用激光注入锁定实现了428公里双场量子密钥分发（TF-QKD），同时利用时频传递技术实现了511公里TF-QKD，是目前现场无中继光纤QKD最远的传输距离。相关研究成果分别发表于国际著名学术期刊《物理评论快报》（被选为编辑推荐文章）和《自然·光子学》上，并被APS下属网站Physics SYNOPSIS栏目和英国《新科学家》报道。
中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院（以下简称量子创新研究院）潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。相关研究成果于2021年5月7日在线发表在国际学术期刊《科学》杂志上。
量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面（如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等）相比经典计算机实现指数级别的加速。当前，量子计算机研制作为世界科技前沿的重大挑战之一，已经成为欧美各发达国家竞相角逐的焦点。超导量子计算，作为最有希望实现可拓展量子计算的候选者之一，其核心目标是如何同步地增加所集成的量子比特数目以及提升超导量子比特性能，从而能够高精度相干操控更多的量子比特，实现对特定问题处理速度上的指数加速，并最终应用于实际问题中。
中国科学技术大学潘建伟、陈帅等与北京大学刘雄军等合作，在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得了重要进展。研究团队在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维自旋轨道耦合，并构造出有且仅有一对外尔点的理想外尔半金属能带结构。该研究成果于4月16日以研究长文（Research Article）的形式发表在国际学术期刊《科学》杂志上 [Science 372, 271-276 (2021)]。由于该工作开启了超越传统凝聚态物理的外尔型拓扑物理的量子模拟，《科学》杂志在同期的视点栏目（Perspective）专门配发了题为“The Weyl side of ultracold matter”的评论文章。
图一：A，三维自旋轨道耦合装置示意图。B，实验构造的三维拉曼势结构，导致原子在格点之间的自旋翻转隧穿。
中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、彭承志、姜海峰等实现长距离大损耗自由空间高精度时间频率传递实验，在大气噪声、链路损耗、传输延迟效应等多角度仿真了高轨卫星星地高精度时频传递，验证了基于中高轨卫星实现万秒E-18量级稳定度的星地时频传递的可行性，为未来空间光频标科学实验和洲际光钟频率传递和比对奠定了基础。该成果于2021年4月6日在线发表在国际学术知名期刊《Optica》上[Optica,8(4),471-476 (2021)]。
高精度的时间/频率传递和比对技术广泛应用于所有大尺度精密测量系统，在计量科学、相对论检验、引力波探测、广域量子通信、深空导航定位等方面具有重要应用价值。目前国际计量标准体系正处于量子化阶段，由于具有最高准确度，频率标准在精密测量和国际计量体系中居于核心地位，目前除物质的量（mol）外其他基本物理量均直接或间接地溯源到频率标准。另一方面，新型光频标技术的快速发展，导致了其精准程度已经比原有“秒”定义频标好两个数量级；国际计量组织计划2026年讨论“秒”定义变更，技术路线图的重要一环就是洲际E-18量级光频标的时间频率比对。超长距离高精度时间频率传递和比对是目前国际计量和精密测量急需解决的难题，星地传递方式被认为是解决该问题的最可行方案。
中国科学技术大学教授潘建伟、徐飞虎等实现超过200公里的远距离单光子三维成像，首次将成像距离从十公里突破到百公里量级，为远距离目标识别、对地观测等领域的应用开辟了新道路。该成果于近期发表在国际学术知名期刊《Optica》上[Optica 8,344-349, 2021]。
如何“看得更远、看得更清”是人类对视觉感知的不懈追求。近年来发展的激光雷达成像技术能够对目标场景进行高精度三维成像。单光子成像雷达作为一种具有单光子级探测灵敏度和皮秒级时间分辨率的新兴激光雷达成像技术，是实现远距离光学成像的理想方案。然而，如何实现远距离单光子成像雷达该领域的研究热点。随着成像距离的拓展，从目标返回的信号光子急剧减少；大气扰动和散射、太阳背景、单光子探测器的暗电流等方面会带来大量的背景噪声；简单的提高激光功率无法解决远距离条件下信噪比极低的问题；因此，实现远距离成像雷达面临着巨大挑战。
中国科学技术大学教授潘建伟、窦贤康、徐飞虎等在国际上实验实现了1.43公里的远距离非视域成像，首次将成像距离从米级提高到公里级，为非视域成像技术的开拓及在实际场景中的应用开辟了新道路。该成果于2021年3月4日发表在国际学术知名期刊《美国国家科学院院刊》上[PNAS 118, e2024468118 (2021)]。
成像是一个古老而又常新的话题，从墨子的小孔成像、伽利略的观星望远镜，到现代的激光雷达、核磁共振等，各类成像技术为人类观察世界和探索未知提供了有力工具。然而，这些传统成像技术都是对视域内的物体进行观测，即成像的对象必须在观察者视线内。受限于一定范围的视场，大量充斥在视场以外的视觉信息是传统成像技术无法被捕捉到的。非视域成像技术（Non-line-of-sight imaging）能够对隐藏在视线外的物体进行拍照，实现“隔墙观物”，极大地拓展了人类的成像能力。可以预见，在不远的未来，非视域成像技术将在医疗检测、智能驾驶、军事侦察等诸多领域发挥着重要的应用价值。
北京时间1月7日凌晨，中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作，在国际学术期刊Nature杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”（An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres）的论文。
研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。论文是对上述成果的一个系统性总结，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。
近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、张强等与清华大学王向斌，中科院上海微系统所尤立星等人合作，首次在国际上实现了基于远距离自由空间信道的测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）实验。相关成果于2020年12月23日以编辑推荐（Editors' Suggestion）的形式在线发表在《物理评论快报》上（Phys. Rev. Lett. 125, 260503 (2020)）。美国物理学会Physics网站以“量子物理保证无线通信安全 ”（Securing a Wireless Link with Quantum Physics）为题专门对该工作做了报道。这项成果不仅实现了将MDI-QKD从光纤信道拓展到自由空间信道的突破，也开启了在自由空间信道中实现基于远距离量子干涉的更复杂的量子信息处理任务的可能。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。根据现有理论，该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍（“九章”一分钟完成的任务，超级计算机需要一亿年）。等效地，其速度比去年谷歌发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。这一成果使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑：量子计算优越性（国外也称之为“量子霸权”）。相关论文于12月4日在线发表在国际学术期刊《科学》。
中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为将来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。该成果于11月30日在国际学术知名期刊《自然·光子学》上在线发表。
分布式传感是一种可用于同时执行远程空间多个节点上精密测量任务的重要手段，在日常生活、科学研究和工程等领域有着广泛的应用。例如，该项技术可用于桥梁、飞机等大型结构的应力场分布和温度场分布的有效监测。随着量子技术的不断发展，传感技术也迈进了量子化时代。量子网络作为量子信息和量子计算的重要组成，在执行各类远程多节点任务中起着重要作用。当对多个空间分布的参量进行测量时，分布式量子传感能够实现超越经典统计极限的测量精度。然而，分布式量子传感面对的一个重要问题是：如何选择并制备能够实现对多个参量最优的测量精度的量子纠缠态。研究表明，对于某类分布式的最大纠缠态，理论上能够达到最优测量精度，即海森堡极限。
中国科学技术大学潘建伟、苑震生等与德国海德堡大学、意大利特伦托（Trento）大学的合作者在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要突破：他们开发了一种专用的量子计算机---71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器，对量子电动力学方程施温格模型（Schwinger Model）进行了成功模拟，通过操控束缚在其中的超冷原子，从实验上观测到了局域规范不变量，首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理，取得了利用规模化量子计算和量子模拟方法求解复杂物理问题的重要突破。北京时间11月19日，国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该研究成果。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与美国普林斯顿大学Marlan Scully、德国维尔兹堡大学Sven Hofling等合作，在同时具备高纯度、高不可分辨、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩，为基于单光子源的量子精密测量奠定了基础。论文以“编辑推荐”形式近日发表于《物理评论快报》。美国物理学会Physics网站以“面向完美的单光子源”（Toward a Perfect Single-Photon Source）为题专门对该工作做了高亮报道。
单光子源是光量子信息技术中的关键器件，不仅可以应用于量子通信、量子计算（特别是玻色取样），同时也是量子精密测量的重要资源。量子精密测量中的一个重要方向是减少由于探测有限粒子而引起的统计涨落——散粒噪声。
中国科学技术大学潘建伟、苑震生等在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要进展。他们在理论上提出并实验实现原子深度冷却新机制的基础上，在光晶格中首次实现了1250对原子高保真度纠缠态的同步制备，为基于超冷原子光晶格的规模化量子计算与模拟奠定了基础。北京时间6月19日，国际著名学术期刊《科学》杂志以“First Release”形式在线发布了该研究成果。
基于量子力学的基本原理，量子计算和模拟被认为是后摩尔时代推动高速信息处理的颠覆性技术，有望解决诸如高温超导机制模拟、密码破解等重大科学和技术问题。量子纠缠是量子计算的核心资源，量子计算的能力将随纠缠比特数目的增长呈指数增长。因而，大规模纠缠态的制备、测量和相干操控是该研究领域的核心问题。实现大规模纠缠态的通常途径是，先同步制备大量纠缠粒子对，然后通过量子逻辑门操作将其连接形成多粒子纠缠。因此，高品质纠缠粒子对的同步制备是实现大规模纠缠态的首要条件。十几年来，已有很多实验在光子、囚禁离子、中性原子等系统中演示了操控多个量子比特进行信息处理的可行性。但是，以往的工作中，受限于纠缠对的品质和量子逻辑门的操控精度，目前人们所能制备的最大纠缠态距离实用化的量子计算和模拟所需的纠缠比特数和保真度还有很大差距。
中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队，联合牛津大学Artur Ekert、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、微小卫星创新研究院、光电技术研究所等相关团队，利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。该实验成果不仅将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级，并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子通信，取得了量子通信现实应用的重要突破。6月15日，研究团队在国际著名学术期刊《自然》杂志上在线发表了题为“基于纠缠的千公里级安全量子加密（Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres）”的研究论文。《自然》杂志为此专门发布了题为“基于卫星的远距离安全通信（Quantum physics: Long-range satellite-based secure communications）”的新闻稿（Press release）加以推介。
中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、徐飞虎等利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次实现量子安全时间传递的原理性实验验证，为未来构建安全的卫星导航系统奠定了基础。该成果于2020年5月11日在线发表在国际学术知名期刊《自然·物理》上。
高精度时间传递是日常生活中导航、定位等应用的核心技术。现阶段广泛采用的时间传递技术主要包括卫星导航定位系统时间传递、光纤网络时间传递等方案。近年来，时间传递的安全性得到了广泛关注。各种网络系统，例如计算机网络、金融交易市场、电力能源网络等，都需要统一的时间基准。如果这些系统遭受到恶意攻击，其引起的时间错误将会引起网络崩溃、导航定位错误等重大安全性事故。然而，当前广泛使用的时间传递技术面临着数据篡改、信号欺骗等各种攻击的潜在风险。
量子通信技术为安全时间传递带来了新的解决方案。基于量子不可克隆原理，以单光子量子态为载体的时间传递技术可以从根本上保证信号传输过程的安全性。潘建伟团队首次提出了基于双向自由空间量子密钥分发技术的量子安全时间同步方案。在该方案中，单光子量子态同时作为时间传递和密钥分发的信号载体，进行时间同步和密钥生成。这个过程所生成的密钥用来加密经典时间数据，从而确保时间数据的安全传输。
近日，中国科学技术大学潘建伟、张强、陈腾云等与清华大学王向斌、马雄峰合作，突破远距离独立激光相位干涉技术，分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发（TF-QKD）和相位匹配量子密钥分发（PM-QKD）。相关研究成果分别于近期发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》（并被选为“编辑推荐”文章）和《自然·光子学》上。
中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等与济南量子技术研究院和中科院上海微系统与信息技术研究所合作，在量子中继与量子网络方向取得重大突破。他们通过发展高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换技术和远程单光子精密干涉技术，成功地将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来，为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。该成果于近日发表在国际权威学术期刊《自然》上。
实验方案示意图
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星以及德国和荷兰的科学家合作，在国际上首次实现了20光子输入6060模式干涉线路的玻色取样量子计算，输出了复杂度相当于48个量子比特的希尔伯特态空间，其维数高达三百七十万亿。这个工作同时在光子数、模式数、计算复杂度和态空间这四个关键指标上都大幅超越之前的国际记录，其中，态空间维数比国际同行之前的光量子计算实验高百亿倍。论文以“编辑推荐”形式近日发表于国际学术权威期刊《物理评论快报》。美国物理学会Physics网站以“玻色取样量子计算逼近里程碑”为题对该工作做了精选报道。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、范靖云等与美国加州理工学院、澳大利亚昆士兰大学等单位的人员合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。2019年9月19日，国际权威学术期刊《科学》杂志以“First Release”形式在线发布了该重要研究成果。
近日，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、刘洋与清华大学王向斌、中科院上海微系统所尤立星等人合作，在发展快速高稳定性激光频率锁定技术与高计数率低噪声单光子探测器的基础上，在300公里真实环境的光纤中实现了双场量子密钥分发实验。相关研究成果于9月5日（北京时间）在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》杂志上（Phys. Rev. Lett. 123, 100505 (2019)）。这项成果不仅完整实现了300公里的双场量子密钥分发，也验证了700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性，有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。
“发送-不发送”双场QKD示意图
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等和浙江大学王大伟、美国普林斯顿大学Marlan Scully、德国维尔兹堡大学Sven Hofling、美国路易斯安那州立大学Jonathan Dowling、上海纽约大学Tim Byrnes合作，在国际上首次实验观察到量子点单光子和太阳光之间的双光子干涉、量子纠缠以及非定域性。该研究工作把独立光子之间的量子干涉实验扩展到相距1.5亿公里的两个独立光源，首次在天文学尺度上检验了量子统计原理的普适性，并给出了热光场量子化的直接实验证据。这一研究成果近日以“编辑推荐”的形式发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。
近日，中国科学技术大学潘建伟、张强、范靖云等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海交通大学等单位的科研人员合作，在国际上首次在关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞的基础上，实验实现了对量子网络中的二元隐变量理论的实验检验，为量子网络中量子非定域性的实验研究以及应用开辟了新的道路。相关成果于北京时间8月27日凌晨在线发表在国际权威学术期刊《自然•光子学》上。
中国科学技术大学潘建伟、赵博等在超冷分子量子调控中取得重要进展。在该研究中，他们在制备振动转动基态的分子过程中，观测到共振受激拉曼绝热通道和失谐受激拉曼绝热通道之间的干涉，向基于超冷原子分子的量子模拟迈进了重要一步。近日，这一研究成果以编辑推荐的形式发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等和奥地利维也纳大学塞林格小组合作，在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。。这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来，科学家第一次在理论和实验上把量子隐形传态扩展到任意维度，为复杂量子系统的完整态传输以及发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础。论文以编辑推荐的形式于8月15日发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、霍永恒等和中山大学余思远小组、国家纳米科学中心戴庆小组、德国维尔兹堡大学Hofling小组以及丹麦科技大学Gregersen等合作，在国际上首次提出椭圆微腔耦合实现确定性偏振单光子的理论方案，并在窄带和宽带两种微腔上成功实验实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源，为光学量子计算特别是超越经典计算能力的量子霸权的实现奠定了坚实的科学基础。论文以长文形式于近日在国际权威学术期刊《自然·光子学》上在线发表。
中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、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理论小组，在超导量子计算实验领域取得重要进展，在一个集成了24个量子比特的超导量子处理器上，通过对超过20个超导量子比特的高精度相干调控，实现了 Bose-Hubbard 梯子模型多体量子系统的模拟。该研究成果于7月30日在线发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等和德国维尔兹堡大学、英国剑桥大学相关小组合作，在国际上首创双色脉冲相干激发理论，为光和原子的相互作用等基础量子光学问题的研究打开了一个新思路，解决了共振荧光长期存在的激光本底噪声问题。进一步，研究组通过该方法在微腔耦合的半导体量子点体系上实验实现了无激光背景的高效率和高品质的单光子源，为实现超越经典计算能力的量子计算这一国际学术界称之为“量子称霸”的里程碑目标提供了一个有用的新工具。相关论文以长文的形式于近日发表在国际学术期刊《自然·物理》上。
中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证，为构建远距离光纤量子网络开辟了新途径。该成果于近日在国际学术权威期刊《自然·光子学》上在线发表。
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 15, 570–576 (2019)]。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事徐飞虎、陈腾云，与多伦多大学研究人员合作，首次在非对称信道情况下实现了测量设备无关的量子密钥分发，为基于不可信中继、可动态扩展量子密码网络的实用化奠定了基础。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 122, 160501 (2019)]。
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。
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。
中国科大潘建伟、徐飞虎、张强等在量子通信复杂度方向取得重要进展，首次通过实现两方分布式计算任务通信方向的相干叠加，证明了量子通信相对于经典通信，有着指数级别的优势，该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 122, 120504 (2019)]。
中国科大潘建伟、包小辉等在量子网络方向研究取得重要进展，成功地利用多光子干涉将分离的三个冷原子量子存储器纠缠起来，为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。该成果于1月21日发表在国际学术权威期刊《自然•光子学》上。
中国科学技术大学潘建伟、赵博等利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破。在该研究中，他们通过对磁场的精确调控首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振，向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。一月十八日，这一重要研究成果发表在国际权威学术期刊《科学》上。
中国科大潘建伟教授及同事陈帅、邓友金等与北京大学刘雄军、维也纳工业大学、卡尔加里大学的合作者们，在超冷原子拓扑量子体系的实验研究方面取得新进展。他们用量子淬火动力学方法在人工合成的二维自旋轨道耦合超冷原子体系中得到了直接判断体系拓扑的动力学判据，并据此精确测定了体系的拓扑相图。相关研究成果于12月18日在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.250403]。该成果开创了用非平衡态动力学来研究拓扑量子体系的新方法。
近日，中国科大教授潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统与信息技术研究所和日本NTT基础科学实验室合作，在发展高品质纠缠光源和高效率单光子探测器件的基础上，利用量子纠缠的内禀随机性，在国际上首次成功实现器件无关的量子随机数。相关研究成果于北京时间9月20日凌晨在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上（http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0559-3）。这项突破性成果将在数值模拟和密码学等领域得到广泛的应用，有望形成新的随机数国际标准。
中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统所和日本NTT基础科学实验室合作，利用遥远星体产生随机数，实现同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的贝尔不等式检验，向无漏洞的量子非定域性检验迈出重要一步。此项研究成果以编辑推荐的形式在线发表于物理学权威学术期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 121, 080404 (2018)]。
中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控六个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度，在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠，刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。该成果以“编辑推荐”的形式发表在《物理评论快报》上，从投稿经国际同行评议到被正式接收，只用了三个星期的时间。
中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳等与中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星研究员小组合作，实验研究了一种量子计算模型“玻色采样”对光子损失的鲁棒性，证明容忍一定数目光子损失的玻色采样可以带来采样率的有效提升。该研究成果为通过玻色采样实现量子霸权开辟了一条高效的途径，于6月6日以“编辑推荐文章”（Editors’ Suggestion）的形式在线发表于《物理评论快报》。美国物理学会Physics网站邀请澳大利亚量子计算和量子通信技术国家研究中心Austin Lund博士以“光子损耗不会使得量子采样脱轨”为题，在“观点”（Viewpoint）专栏对这一研究成果作了评述。
中国科大潘建伟教授及其同事彭承志、印娟、张强、陈宇翱等组成的研究团队，在国际上首次实验实现了基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验。他们在上述研究成果中，首先提出了基于人类自由意志、在地球-月球之间开展贝尔不等式检验的方案，发展了GHz亮度的纠缠源和高时间分辨探测系统，实现了超高损耗下的人类自由意志参与的贝尔不等式检验，该成果于4月5日发表在《物理评论快报》上；在此基础上，他们进一步与世界上多个研究小组合作，通过“大贝尔实验”（Big Bell Test）国际合作的方式，利用超过十万人的自由意志产生的随机数进行了量子非定域性检验，相关成果于5月10日发表在《自然》杂志上。
中国科大潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等，与奥地利科学院Anton Zeilinger研究组合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力，为未来构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。相关成果以封面论文的形式发表在1月19日出版的国际权威学术期刊《物理评论快报》上。
最近，中国科大潘建伟教授及其同事张军等在国际上首次实现1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电路，该技术突破可使高速量子通信终端设备中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个数量级以上，为未来研制小型化量子通信系统奠定了重要的器件基础。相关成果发表于光学领域权威期刊《光学快报》[Optics Letters 42, 5090 (2017)]。
中国科大教授潘建伟及其同事陈宇翱、赵博等在国际上首次利用参量下转换光源实现了基于线性光学的量子中继器中的嵌套纠缠纯化（nested purification）和二级纠缠交换（two-hierarchy entanglement swapping）过程。基于该技术，以往量子纠缠交换过程中阻碍分发态被进一步相干操作的主要噪声可以被自动剔除，这为将来实现基于原子系综的可扩展线性光量子中继器提供了前瞻性的技术指引。这两项重要成果分别发表于国际学术权威期刊《自然•光子学》和《物理评论快报》上。
中国科大潘建伟教授及其同事苑震生等与中科院武汉物理与数学研究所研究员管习文小组合作，通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量，结合量子可积系统理论，在国际上首次得到了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质，并通过测量其相位关联观测到了拉亭杰液体的幂定律关联特性，在低维量子多体系统研究领域取得了重要进展。该研究成果近日发表在《物理评论快报》，并被选为编辑推荐文章（Editors’ Suggestion）。美国物理学会网刊Physics邀请该领域专家日内瓦大学的Giamarchi教授，以“一维量子材料理论在冷原子和超导体实验中得以验证”为题，在“观点”（viewpoint）专栏对这一研究成果做了评述。欧洲物理学会网站Physicsworld以“原子体系和约瑟夫森节模拟一维量子液体”为题报导了该成果。
最近，中国科大潘建伟教授及其同事苑震生、陈宇翱等在国际上首次通过量子调控的方法在超冷原子体系中发现了拓扑量子物态中的准粒子--任意子，并通过主动控制两类任意子之间的交换和编织，证实了任意子的分数统计特性，向着实现拓扑量子计算的方向迈出了重要一步。近日，国际权威学术期刊《自然•物理学》以研究长文的形式在线发表了这项重要研究成果。
中国科大潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、南京天文仪器有限公司、国家空间科学中心等，在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。两项成果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验的研究成果发表在《科学》杂志[Science 356, 1140 (2017)]之后，我国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。至此，“墨子号”量子卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标。
近日，中国科大潘建伟教授及其同事彭承志、张强等组成的研究小组，在国际上首次成功实现了白天远距离（53km）自由空间量子密钥分发，通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性。相关成果" Long-distance free-space quantum key distribution in daylight towards inter-satellite communication"以长文形式在线发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上(Nature Photonics doi:10.1038/nphoton.2017.116)。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事赵博、陈宇翱等在超冷分子和超冷化学量子模拟研究领域取得重要进展，他们首次在实验上直接观测到超低温度下弱束缚分子与自由原子间发生的态态的化学反应，实现了可控态态反应动力学的探测，从而向基于超冷分子的超冷量子化学的研究迈进了重要一步。7月4日，这一重要研究成果以研究长文的形式发表在国际权威学术期刊《自然·物理学》上 [Nature Physics 13, 699–703 (2017)]。
近日，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等，在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下，利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，并在此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验，在空间量子物理研究方面取得重大突破。相关成果于6月16日以封面论文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上。
近日，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事张强、范靖云等与清华大学、中国科学院国家天文台、中国极地研究中心研究组合作，在国际上首次实现基于探测遥远星光的随机数产生器, 并提出运用该随机数产生器实现无漏洞贝尔不等式实验检验的可行性方案。此项研究成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 118, 140402(2017)]。
随机性是自然界最基本的性质之一，在科学研究和现实生活如药物设计和信息加密等领域有着广泛的应用。相对于现有的随机数都产生于我们身边的物理设施，潘建伟团队基于星光从遥远天体到达地球时间的随机性，系统研究了利用距地从数百到数亿光年不同天体的星光实现高速生成随机数。实验结果表明，所有随机数都通过了随机统计检验。因为随机性产生于遥远星体，星光随机数对于基础物理研究有着极为重要的意义，特别是对于定域实在性的检验。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、陈宇翱等和清华大学马雄峰合作，在国际上首次实验实现了反事实直接量子通信，在实验中演示了图像的反事实传输，相关成果最近以 "Direct counterfactual communication via quantum Zeno effect" 为题，发表在国际权威学术期刊《美国科学院院报》上 [PNAS 114, 4920 (2017)]。
近日，中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得系列重要进展。在光学体系，研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，利用高品质量子点单光子源构建了用于玻色取样的多光子可编程量子计算原型机，首次演示了超越早期经典计算机（ENIAC、TRADIC）的量子计算能力。在超导体系，研究团队打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的九个超导量子比特的操纵，首次实现了十个超导量子比特的纠缠，并在此基础上实现了快速求解线性方程组的量子算法。系列成果已由国际权威学术期刊《自然光子学》《物理评论快报》发表或接收。
中国科大潘建伟及其同事陆朝阳、陈宇翱等组成的研究小组在国际上通过两种不同的方法制备了综合性能最优的纠缠光子源，首次成功实现十光子纠缠，打破了之前由该研究组保持了多年的八光子纪录，再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。成果以“编辑推荐”的形式发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》和美国光学学会Optica上，并被美国物理学会《物理》网站和《自然》杂志研究亮点栏目报道。
中国科大窦贤康教授课题组夏海云与潘建伟院士课题组张强经过三年的合作，在国际上首次研制了单光子频率上转换量子测风激光雷达，实现了大气边界层气溶胶和风场的昼夜连续观测，在国际著名光学期刊《光学学报》[Optics Letters]和《光学快报》[Optics Express]上发表了一系列重要成果。 通讯作者窦贤康介绍说，精确的大气风场探测对数值天气预报、气候模型改进、军事环境预报、生化气体监控、机场风切变预警等具有重大意义。多普勒测风激光雷达被公认为全球大气风场遥感的最佳方法，也是世界气象组织列出的最具挑战性的激光雷达之一。我们通过探测大气气溶胶和风场，不仅能监测大气污染状态、实时发现大气污染源，还能对雾霾的形成和演化进行预报。 激光雷达应用的首要前提是人眼安全。
中国科大潘建伟及其同事张强、陈腾云，清华大学王向斌以及中科院上海微系统所、济南量子技术研究院等单位科研人员合作，在国际上首次实现超过400公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关量子密钥分发。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 117, 190501 (2016)]， 被选为编辑推荐（Editors’ Suggestion），并被美国物理学会下属《物理》杂志报道。该成果极大地推动了兼顾安全和实用的远距离光纤量子通信的发展。
中国科学技术大学和北京大学相关研究人员组成的联合团队在超冷原子量子模拟领域取得重大突破。中国科大-北大联合团队在国际上首次理论提出并实验实现超冷原子二维自旋轨道耦合的人工合成，测定了由自旋轨道耦合导致的新奇拓扑量子物性。这一关键突破将对新奇拓扑量子物态的研究，进而推动人们对物质世界的深入理解带来重大影响。该合作成果以研究长文（Research Article）的形式发表在最新一期的国际权威学术期刊《科学》上[Science, 354, 83-88, (2016)]。由于该工作“对研究超越传统凝聚态物理的奇异现象具有重大潜力”，《科学》杂志在同期的观点栏目（Perspective）专门配发了题为“Cold atoms twisting spin and momentum”的评论文章。
近日，中国科大微尺度物质国家实验室潘建伟及其同事陈宇翱、姚星灿等在国际上首次实现了一种全新的量子物态——质量不平衡的玻色-费米双超流体，并在该双超流体中成功地产生和观测到玻色-费米量子涡旋晶格。这一实验发现开辟了超冷原子领域全新的研究方向，为理解复杂宏观量子现象提供了一种独特的研究手段。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 117, 145301 (2016)]。《物理评论快报》以编辑推荐（Editors’ Suggestion）的形式报道了这项重要研究成果，美国物理学会网站Physics Synopsis栏目将该成果作为亮点报道。
近日，中国科大潘建伟、张强等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、清华大学、上海交通大学等研究机构合作，在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输，为未来可扩展量子网络的构建奠定了坚实基础。相关结果于9月19日在线发表在英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》（Nature Photonics）上。
2016年8月16日01时40分，由中国科大 主导研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空。“墨子号”是中科院空间科学先导专项中首批确定立项 研制的4颗科学实验卫星之一，它的成功发射和在轨运行，不仅将助力于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，还将开展对量子力学基本问题的空间 尺度实验检验，加深人类对量子力学自身的理解。
最近，中国科大潘建伟及其同事苑震生、陈宇翱等在国际上首次实现了对光晶格中超冷原子自旋比特纠缠态的产生、操控和探测，向基于超冷原子的可扩展量子计算和量子模拟迈出了重要一步。近日，国际权威学术期刊《自然•物理学》在8月发表的这一期上以研究长文的形式报道了这项重要研究成果。
中国科大潘建伟及其同事张强、李力等与中科院上海微系统与信息技术研究所和美国麻省理工学院的科研人员合作，利用线性光学系统，在20公里的光纤线路中实现了量子指纹识别（Quantum Fingerprinting），突破了经典极限，首次在信道容量上实现了对经典通信的超越。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 116, 240502 (2016)]。
中国科大潘建伟、包小辉等采用冷原子系综在国际上首次实现了百毫秒高效量子存储器，为远距离量子中继系统的构建奠定了坚实基础。该成果近日正式发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上[Nature Photonics 10, 381–384 (2016)]。量子中继可以解决光子信号在光纤内指数衰减的重大难题，是未来实现超远距离量子通信的重要途径之一。量子中继的基本原理是采用分段纠缠分发与纠缠交换相结合来拓展通信距离，其核心是量子存储技术，通过对光子比特进行缓存，可大幅提升纠缠连接效率。为满足远距离量子中继的实际需求，量子存储器需要对单量子态进行长时间存储且具备高读出效率。
中国科大潘建伟、陆朝阳等在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源，综合性能达到国际最优，为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息技术奠定了科学基础。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了这一研究成果，并在美国物理学会的Physics网站专门撰文介绍。量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件，又被称为“人造原子”，原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术，单光子器件必须同时满足三个核心性能指标：单光子性、高全同性和高提取效率。尽管从2000年开始，国际上许多研究机构（包括加州大学、斯坦福大学、剑桥大学等）对量子点光学调控进行了长期和大量的探索，然而这三个核心指标一直无法得到同时满足，因而成为固态量子光学领域15年来悬而未决的重大挑战。
最近，中国科大潘建伟、张军等和英国牛津大学的同事合作，实验实现了68 Gbps的高速量子随机数发生器，相关论文发表于仪器领域权威期刊《科学仪器评论》[Rev. Sci. Instrum. 86, 063105 (2015)]。美国著名的科技评论杂志MIT Technology Review以“世界最快的量子随机数发生器在中国诞生（World's Fastest Quantum Random Number Generator Unveiled in China）”为题对该项工作进行了报道。该成果为未来超高速量子密码系统的量子随机数需求提供了可行的解决方案。
中国科大潘建伟、张强等和清华大学马雄峰合作在国际上首次实验演示了高容错率量子密钥分发，他们在50公里的光纤链路上，误码率达29%的条件下仍然获得了安全密钥，相关结果近期发表在国际权威物理学期刊《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 114, 180502 (2015)]。Rev. Lett. 114, 180502 (2015)]。量子密钥分发从原理上保证了通信的绝对安全性。在量子密钥分发协议的安全性分析中，通常认为错误来自于信道噪声和窃听两个方面。当误码率超过一定界限，通信将不再安全。例如，著名的BB84协议的误码率极限是25%，而当前能够安全成码的量子密钥分发系统的误码率都在10%以下。一个高容错率的量子密钥分发系统能够容忍更多的环境噪声和更高的误码率，此前很多不保密的环境，如果使用高容错率的协议，也能实现安全的量子密钥分发，所以获得高容错率量子密钥分发协议一直以来都是量子密码学界的一个研究热点，大量的关于高容错率量子密钥分发协议被提出，然而遗憾的是，这些协议大都难以实验实现。
中国科大潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作，在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射，连接了量子光学和二维材料这两个重要领域，打开了一条通往新型光量子器件的道路。该工作于北京时间5月5日在线发表在《自然》杂志子刊《自然•纳米技术》上。同期的“新闻视角”（News & Views）栏目撰文评论该工作“开辟了一个新的研究领域”。自从2004年曼彻斯特大学的Geim和Novoselov成功制备石墨烯（即单原子层碳）以来，其美妙的物理内涵和优异的性质引发了对基础和应用研究的热潮。然而石墨烯的电子结构中不具备能隙，限制了其在光电器件方面的应用。最近，一类新型的有直接带隙的类石墨烯材料：单原子层过渡金属硫化物（如MoS2, WSe2等），由于其独特的光电性质受到广泛的关注。然而，此前国际上所有的关于单原子层二维材料的研究都集中于经典光学领域，还未在实验上观察到如光子反聚束等量子光学现象。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队在国际上首次实现量子机器学习算法。日前，国际权威物理学期刊《物理评论快报》发表了这一论文[Phys. Rev. Lett. 114, 110504 (2015)]。这是量子计算应用于大数据分析和人工智能领域的开创性实验工作。 机器学习是人工智能的核心，通过使机器模拟人类学习行为，智能化地从过去的经历中获得经验，从而改善其整体性能，重组内在知识结构，并对未知事件进行准确的推断。机器学习在科学和工程诸多领域都有着非常广泛的应用，例如金融分析、数据挖掘、生物信息学、医学诊断等。生活中常见的一些智能系统也广泛使用机器学习算法，例如电子商务、手写输入、邮件过滤等。
日前，中国科大潘建伟、陆朝阳等组成的研究小组，在国际上首次发展了量子光学实验方法动态调控“人造原子”的单光子发射，在两能级原子体系中通过多激光缀饰态和量子干涉机理消除自发辐射谱线，证实了多光子ac斯塔克效应和自发辐射相干理论，为固态体系单性能单光子源和量子计算的研究开辟了新途径。研究成果发表在3月6日出版的《物理评论快报》上，并被选为“编辑推荐”（Editor’s suggestion）论文重点推介。该工作受到审稿人高度评价：“尽管这个量子光学现象在20年前已经预言，且具有了很大的影响力，但从未被观测到过”、“这是一个十分漂亮的实验工作，揭示的物理现象十分清晰”。
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈帅、邓友金等在超冷原子量子模拟领域取得重要进展。他们在超冷铷原子形成的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体系中，首次在实验上精确测量了该体系完整的激发谱特性，发现并深入研究了该激发谱中“旋子-声子”结构的性质。该实验除进一步揭示了自旋-轨道耦合体系超流性质外，更为重要的是首次揭示弱且短程的相互作用体系可以具有旋子形式的激发谱，为今后强关联体系的量子模拟提供新的途径。该成果以“Softening of Roton and Phonon Modes in a Bose-Einstein Condensate with Spin-Orbit Coupling”为题发表于3月13日出版的《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 105301 (2015)]上。
近日, 中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与信息研究部陈增兵教授研究组结合诱骗态和测量设备无关的量子密钥分发技术，提出了一个可以在百公里量级分发后选择多光子纠缠态并进行多方量子通信的实用化方案，在实用化、远距离多方量子通信方面迈出了重要的一步。该研究成果发表于3月6日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 090501 (2015)] 上。多方量子通信旨在为多用户保密通信提供基于量子力学原理的安全性。自M. Hillery等于1999年提出多方量子通信方案后，这一研究方向成为了量子通信研究领域中的一个重要课题，其可能的应用范围涵盖多方秘密会议、远程投票、网上选举等。
最近，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事张强、陈腾云与中科院上海微系统所和清华大学的科研人员合作，继去年实现测量器件无关量子密钥分发，解决单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患之后，成功将该系统的安全距离扩展至200公里，创下新的世界纪录。该研究成果发表在11月7日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 113, 190501 (2014)]上。
最近，中国科大潘建伟教授及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组采用光子级联编码的方式实现了对于任意噪声都具有高容错率的薛定谔猫态，朝着实现大尺度量子网络乃至宏观纠缠态迈出了重要一步。该研究成果发表在5月期的国际权威学术期刊《自然·光子学》上 [Nature Photonics 8, 364-368 (2014)]。所谓“薛定谔猫（Schrödinger's Cat）”是奥地利物理学家、量子力学创始人之一埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个假想实验，即在特殊的设定环境下，猫的生死状态取决于探测结果，未探测时处于“纠缠状态”。尽管在宏观世界这只是一个假想实验，但物理学家们已经在微观世界成功制备出各种各样的薛定谔猫态，并将其运用到量子力学基本问题检验、量子精密测量、量子容错计算以及分布式量子计算等任务中。
最近，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈宇翱等与清华大学马雄峰小组在国际上首次实现了测量器件无关的量子纠缠验证，这是量子密码学技术在量子物理中的一个重要应用，大大提高了实际系统中纠缠检验的正确性。该研究成果发表在近日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》上，并被选为“编辑推荐（Editors’ Suggestion）”论文。
最近，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陈帅等与清华大学翟荟小组合作，在超冷原子量子模拟研究领域取得重要突破，在超冷铷原子玻色气体中人工合成自旋-轨道耦合的基础上，首次在实验上成功确定自旋-轨道耦合玻色气体在有限温度下的相图。该实验成果以封面标题的形式发表在4月初出版的国际权威物理学杂志《自然·物理学》上，标志着我国在超冷原子量子模拟的这一重要实验领域占据了一席之地。
中国科学技术大学潘建伟教授及同事包小辉、江晓等在国际上首次实现了不同颜色独立光子间的量子纠缠，解决了量子网络中如何在不同频率终端间进行纠缠连接这一难题。该工作于近日以编辑推荐论文（Editors' Suggestion）的形式发表在国际权威物理学杂志《物理评论快报》上，美国物理学会《物理•观点》栏目（Physics: Viewpoint）也对该成果进行了专题报道。
最近，量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟教授及同事张强、彭承志等在国际上首次实现了无条件安全“比特承诺”，在解决如何在相互不信任的通信终端之间直接建立信任的问题上实现了突破。该实验研究成果于近日发表在国际权威物理学杂志《物理评论快报》上，被评价为“密码学界的重要进展”和“该领域的先驱实验”。美国物理学会《物理.焦点》栏目也对该成果进行了专题报道。
最近，由量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟院士及其同事张强、陈腾云与清华大学马雄峰等组成的联合研究小组，利用与美国斯坦福大学联合开发的高效低噪声上转换单光子探测器，在国际上首次实现了测量器件无关的量子密钥分发，成功解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，大大提高了现实量子密钥分发系统的安全性。该研究成果发表在9月24日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。
最近，由量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟院士领衔的自由空间量子通信团队的彭承志、张强研究小组，在国际上首次成功实现了无局域性漏洞的量子纠缠关联塌缩速度下限测量，结果表明在所有相对地球以千分之一光速或更低速度运行惯性参照系中，量子纠缠关联塌缩速度下限为光速的一万倍。该研究成果发表在近日出版的《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 110, 260407 (2013)）上。
我中心潘建伟、陆朝阳等在国际上首次实现基于量子点脉冲共振荧光的确定性高品质单光子源。2月4日，该工作以长文的形式发表在《自然》杂志的子刊《自然•纳米技术》上。这是我国在量子点光学量子调控领域发表在《自然》系列期刊上第一篇论文。量子点是一种通过分子束外延方法制备的纳米晶体，又被称为“人造原子”，可以为量子保密通信和光学量子计算提供理想的单光子源。此前，加州大学、剑桥大学和斯坦福大学等研究组实现了基于非共振激发量子点产生的单光子源。然而，由于单光子发射时间抖动、激子退相干等不可避免地引起光子品质下降，光子全同性只能达到70%左右，无法进一步应用于可扩展量子信息处理。
量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟院士及其同事包小辉、赵博等同德国研究人员合作实验实现了具有高读出效率及长存储寿命的高性能量子存储器。该实验在国际上首次将长存储寿命和高读出效率在单个存储器内结合起来，向可升级长程量子通信及可升级光学量子计算迈出了至关重要的一步。该工作于5月20日发表于英国《自然》杂志的子刊《自然•物理学》上。量子存储器的主要用途是存储单个量子态，从而实现不同量子操作的时间同步。量子存储器是量子中继及大尺度光学量子计算中的关键器件，其核心性能指标是存储寿命和读出效率。目前，量子存储器已经在冷原子系综、热原子系综、单个中性原子、低温固体、金刚石色心等体系中实现。从其核心性能指标来看，冷原子系综的发展水平远优于其他实验体系，最有希望被用于可升级量子通信和光学量子计算。因此，冷原子系综体系一直是国际上量子存储及其应用方面的主要研究热点。到目前为止，作为量子存储器最重要应用之一的量子中继单元也仅在冷原子系综体系内被实现。
我中心潘建伟及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组与澳大利亚和加拿大的研究人员合作，将拓扑量子计算和量子纠错理论结合在一起，利用具有拓扑性质的八光子簇态，在世界上首次成功实现了拓扑量子纠错。该项研究成果以长文（Article）的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。
据外媒报道，量子信息与量子科技前沿协同创新中心潘建伟与同事陈宇翱、陆朝阳等在国际上首次成功实现八光子薛定谔猫态，打破了之前由该研究组保持了多年的六光子纪录，再次刷新了光子纠缠态制备的世界记录。这个工作于2月12日发表在英国《自然》杂志的子刊《自然·光子学》上。据悉，论文的预印本于2011年5月底在网站arXiv.org公开后，引起学术界的广泛关注。随后，欧美多家知名科技媒体，包括欧洲物理学会（Institute of Physics）、美国麻省理工学院技术评论（MIT Technology Review）、美国物理学家组织（Phys Org）、大众科学（Popular Science）、英国ZDNet网站等马上报道了这一工作，称“潘建伟小组打破了自己保持的六光子纪录，首次实验纠缠了八个光子”、“该技术在量子计算、精密测量和量子纠错中有特别的用途”。这个实验工作也受到了审稿人的高度评价，被赞誉为“量子光学领域的一个重大进展”。据悉，之后国际上有其它小组也报道在实验上观测到八光子纠缠态，但潘建伟小组在亮度、纯度等关键指标上每一项都保持着国际最优水平。
