中国科技大学教授论文发表

一周内两次登上国际科学期刊，中科大潘建伟团队太“忙”了！

6 月 15 日，《Nature》杂志刊登了潘建伟团队主导的量子通信研究《基于纠缠的千公里级安全量子加密》。

6 月 18 日，《Science》杂志以“First Release”形式刊登了潘建伟、苑震生在超冷原子量子计算和模拟研究的最新进展，题为“Cooling and entangling ultracold atoms in optical lattices”《在光学晶格中冷却和纠缠超低温原子》。

雷锋网注：图片截自 Science

在后者这项研究中，研究人员实验了首次提出的冷却新机制，实验后使系统的熵 降低了 65 倍 ，达到了创纪录的低熵。

在此基础上，研究团队在光晶格中 首次实现了 1250 对原子高保真度纠缠态的同步制备，保真度为 99.3%。

在量子计算领域，量子纠缠被视为核心资源，随纠缠比特数目的增长，量子计算的能力也将呈指数增长。

因此， 大规模纠缠态的制备、测量和相干操控成为了量子计算研究的核心问题。

通常情况下，实现大规模纠缠态要先同步制备大量纠缠粒子对，再通过量子逻辑门操作将其连接形成多粒子纠缠。

由此， 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。

在实现量子比特的物理体系中，由于具备良好的可升扩展性和高精度的量子操控性，光晶格超冷原子比特和超导比特被视为最可能率先实现规模化量子纠缠的系统。

早在 2010 年，中科大研究团队就与德国海德堡大学展开了合作，对基于超冷原子光晶格的可拓展量子信息处理展开联合攻关。

研究人员开发了具有自旋依赖特性的超晶格系统，形成了一系列并行的双阱势。

不仅如此，每个双阱势用光场产生了有效磁场梯度，结合微波场，实现了对超晶格中左右格点及两种原子自旋等自由度的高保真度量子调控。

据量子物理和量子信息研究部的说法，在早期研究中，研究团队使用 Rb-87 超冷原子制备了 600 多对保真度为 79% 的超冷原子纠缠态并使用该体系调控特殊的环交换相互作用产生四体纠缠态，模拟了拓扑量子计算中的任意子激发模型。

但由于 晶格中原子的温度偏高，使其填充缺陷大于 10%， 不利于形成更大的多原子纠缠态和提升纠缠保真度。

因此，光晶格超冷原子比特系统需要进一步提升。

论文指出，研究团队首次提出了新制冷机制，即利用交错式晶格结构将处在绝缘态的冷原子浸泡到超流态中，通过绝缘态和超流态之间高效率的原子和熵的交换，以超流态低能激发的形式存储系统中的热量，再用精确的调控手段移除超流态，从而获得低熵的填充晶格。

基于此，研究人员在一个具有 10000 个原子的量子模拟器展开了实验。在二维平面上，研究人员将莫脱绝缘体样品浸泡在可移动的超流体储层中使其冷却。

雷锋网注：图为光晶格中原子冷却的示意图

结果显示，制冷后使系统的熵达到了创纪录的低熵， 降低了 65 倍 ，不仅如此， 晶格中原子填充率大幅提高到 99.9% 以上，达到近乎完美的程度。

在这一制冷基础上，研究人员进一步推进研究。

研究人员开发了两原子比特高速纠缠门，最终 获得了纠缠保真度为 99.3% 的 1250 对纠缠原子。

对此，研究人员表示，其研究为 探索 低能量多体相提供了一个环境，使产生大规模的纠缠更具可能性。

另外，对于这一研究结果，《Science》杂志的审稿人给与了正面评价：

超冷原子量子计算和模拟研究之所以能取得新突破，离不开以潘建伟、苑震生为主导的研究团队，而从其过往的研究经历来看，二位来头不小。

潘建伟

潘建伟，有“量子之父”之称，是“墨子号”的首席科学家。主要从事量子物理和量子信息等方面的研究，是国际上量子信息实验研究领域开拓者之一，同时也是该领域具有重要国际影响力的科学家。

虽然一周连登两次国际期刊，但潘建伟的高光，远不止如此；不仅多次登上国际期刊，还屡次创下记录，主要包括：

苑震生

苑震生，中国科学技术大学教授，其研究方向包括超冷原子量子调控、量子光学，以及原子分子物理。

据量子物理与量子信息研究部官方介绍，苑震生教授在国际权威学术期刊上发表研究论文多达 40 余篇，总引用 2000 次。

其中包括：

·······

尽管这些“最可爱的人”已取得了许多成就，但他们仍未停歇，不断用新的研究成果刷新着我国在量子计算和模拟的进步。

期待更多的研究成果的发布，雷锋网也将持续关注。

参考资料：雷锋网

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吴长春( Wu Chang-Chun / Prof.Dr. C.C.WU )上海交通大学建工与力学学院教授，博士生导师1984 中国科技大学近代力学系博士研究生，87年获博士学位1992 中国科技大学近代力学系副教授, 1993 中国科大学近代力学系教授,博导1988-89/99 获Humboldt奖学金，赴德国Stuttgart大学力学所/结构所合作研究邀请人：Prof. H.Bufler/ Prof. E.Ramm1989 91 94 95/ 98 赴香港大学土木系/ 机械系合作研究，邀请人：张佑启(Y.K.Cheung)教授/ 佘锦炎（K.Y.Sze）教授等1996 获JSPS奖学金，赴日本东京大学合作研究，邀请人：Prof. G.Yagawa2000 赴澳大利亚悉尼理工大学合作访问，邀请人：Dr.Jeffrey,S.L.Di2001 上海交通大学建工与力学学院教授，博士生导师2002 在日本文部科技省资助下应邀赴 东京大学, 京都大学，日本国家材料科研究院，日本原子能研究所等单位交流访问2003 应邀赴新加坡国立大学高性能计算所（IHPC）和数学所（IMS）访问讲学主要研究领域高性能有限元等数值模型与数值方法计算材料科学/先进材料数值分析与设计计算断裂力学/结构破损分析及安全评估基金项目90年以来申请并主持国家教委,中国科学院,安徽省自然科学基金各1项,申请并主持国家自然科学面上基金3项,受托主持国家自然科学面上基金2项论著情况发表学术论文百余篇（另见部分论文目录）学术专著 (与卞学璜教授合著)：《非协调数值分析与杂交元法》科学版社，1997北京《Hybrid & Incompatible Finite Element: Foundation & Application》CRC-PRESS,USA 2003(to appear)学术组织与获奖德国洪堡(AvH) Research fellow日本学术振兴会(JSPS) Research fellow中国力学学会第五届理事会理事中国力学学会计算力学专业委员会委员，《计算力学学报》编委国际计算工程科学学会 Founding member德国应用数学和力学学会(GAMM)会员，欧洲力学学会(EUROMECH)会员86年获中科院科技进步三等奖，88年获中科院自然科学三等奖92年获THH PIAN MEDAL科学奖章(ICES’92,HongKong)93年获中科院自然科学二等奖97年获国家自然科学三等奖联络地址上海 200240 上海交通大学 建工与力学学院 / Fax:(86)21 54743044Tel:(o)/(h) E-mail: