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量子隱形傳態(tài)是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)高效的高維量子隱形傳態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開(kāi)始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問(wèn)題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴(kuò)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開(kāi)始了高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究。然而理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個(gè)輔助糾纏光子對(duì)就可以高效的實(shí)現(xiàn)d維的量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問(wèn)題。然后實(shí)驗(yàn)上利用主動(dòng)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見(jiàn)度在45小時(shí)內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究組對(duì)三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程做了過(guò)程層析，保真度達(dá)到0.596，以7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)了經(jīng)典極限值1/3，證實(shí)了三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)現(xiàn)為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:量子隱形傳態(tài)是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)高效的高維量子隱形傳態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開(kāi)始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問(wèn)題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴(kuò)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開(kāi)始了高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究。然而理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。 為了實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個(gè)輔助糾纏光子對(duì)就可以高效的實(shí)現(xiàn)d維的量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問(wèn)題。然后實(shí)驗(yàn)上利用主動(dòng)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見(jiàn)度在45小時(shí)內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究組對(duì)三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程做了過(guò)程層析，保真度達(dá)到0.596，以7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)了經(jīng)典極限值1/3，證實(shí)了三維量子隱形傳態(tài)過(guò)程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態(tài)的實(shí)現(xiàn)為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過(guò)渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過(guò)表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

北京大學(xué)量子材料中心王健研究組在硅襯底上外延生長(zhǎng)了高質(zhì)量超薄晶態(tài)鉛膜，與北京大學(xué)謝心澄院士、林熙研究員和北京師范大學(xué)劉海文研究員合作在極低溫下觀測(cè)到反常量子格里菲斯奇異性，并給出理論解釋。這一發(fā)現(xiàn)揭示了超導(dǎo)漲落與自旋軌道耦合效應(yīng)對(duì)于量子相變的重要影響，揭示出量子格里菲斯奇異性在二維超導(dǎo)金屬相變中的普適性。 超導(dǎo)-絕緣體與超導(dǎo)-金屬相變是量子相變的經(jīng)典范例，已有三十余年的研究歷史。所謂量子相變，是指在絕對(duì)零度下系統(tǒng)處于量子基態(tài)時(shí)隨著參數(shù)變化而發(fā)生的相變。近年來(lái)，隨著薄膜和器件制備工藝的提高，二維晶態(tài)超導(dǎo)體系逐漸成為了研究量子相變的理想平臺(tái)，得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。王健研究組與謝心澄院士、馬旭村研究員、林熙研究員、薛其坤院士等合作者在前期二維超導(dǎo)的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)-金屬相變中的量子格里菲斯奇異性 (Science 350, 542 (2015)), 并被同期perspective評(píng)論文章Science 350, 509 (2015)專題報(bào)道。隨后被液態(tài)柵極技術(shù)發(fā)明人東京大學(xué)Iwasa教授的綜述文章Nature Reviews Materials 2, 16094 (2016)譽(yù)為二維晶態(tài)超導(dǎo)中三個(gè)最重要的主題之一。量子格里菲斯奇異性的研究表明，無(wú)序可以定性地改變量子相變的臨界行為，其主要特征是趨于量子臨界點(diǎn)時(shí)，二維超導(dǎo)體系的動(dòng)力學(xué)臨界指數(shù)發(fā)散。 最近，王健研究組通過(guò)超高真空分子束外延生長(zhǎng)技術(shù)在硅襯底上制備出宏觀尺度高質(zhì)量晶態(tài)薄膜，并實(shí)現(xiàn)了厚度為亞納米尺度的原子層級(jí)可控生長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，王健教授與謝心澄院士、林熙研究員、劉海文研究員等人合作，在4個(gè)原子層厚（約1納米）的晶態(tài)鉛膜中發(fā)現(xiàn)了一種具有反常相邊界的超導(dǎo)-金屬相變，并揭示了其中的反常量子格里菲斯奇異性。根據(jù)平均場(chǎng)理論，超導(dǎo)體的上臨界場(chǎng)會(huì)隨著溫度降低而逐漸增加。然而，系統(tǒng)的極低溫實(shí)驗(yàn)表明，4個(gè)原子層厚的鉛膜的相邊界在低溫下具有非常新奇的反常特性：隨著溫度降低，鉛膜的上臨界場(chǎng)（onset Bc2）在低溫下也逐漸降低。沿著反常相邊界對(duì)鉛膜的磁阻曲線進(jìn)行標(biāo)度理論分析發(fā)現(xiàn)，在趨近于量子臨界點(diǎn)附近臨界指數(shù)隨著磁場(chǎng)減小而迅速增大直至發(fā)散，該現(xiàn)象與前期實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的臨界指數(shù)隨著磁場(chǎng)增大而發(fā)散的行為不同，故稱為反常量子格里菲斯奇異性?？紤]到這類二維超導(dǎo)體系具有很強(qiáng)的自旋軌道耦合，研究團(tuán)隊(duì)基于超導(dǎo)漲落理論發(fā)展了一套新的唯象理論模型，定量地解釋了這一反常相邊界。在自旋軌道耦合與超導(dǎo)漲落效應(yīng)的共同作用下，超導(dǎo)-金屬相邊界偏離平均場(chǎng)理論而向外突出，并在反常相邊界處呈現(xiàn)出量子格里菲斯奇異性。這一新奇量子相變的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了量子格里菲斯奇異性在不同相邊界的超導(dǎo)-金屬相變中具有普適性，并進(jìn)一步揭示出自旋軌道耦合與超導(dǎo)漲落效應(yīng)對(duì)于超導(dǎo)-金屬相變的影響，為深入理解二維晶態(tài)超導(dǎo)體中的量子相變現(xiàn)象提供了一個(gè)新的視角。圖1 四個(gè)原子層厚晶態(tài)鉛膜中的反常量子格里菲斯奇異性。(a) 鉛膜在零磁場(chǎng)下的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變曲線。插圖是輸運(yùn)測(cè)量結(jié)構(gòu)示意圖。(b) 在0到5特斯拉不同外加磁場(chǎng)下鉛膜電阻隨溫度的變化曲線。 (c) 鉛膜在低溫下表現(xiàn)出反常相邊界，與超導(dǎo)漲落唯象理論模型一致。 (d) 臨界指數(shù)隨著磁場(chǎng)減小而迅速增大，直至發(fā)散，是反常量子格里菲斯奇異性的特征。圖2 反常量子格里菲斯奇異性相圖示意圖。在自旋軌道耦合和超導(dǎo)漲落的作用下，平均場(chǎng)理論的相邊界（藍(lán)色虛線）向外突出形成新的相邊界（紅色實(shí)線）。當(dāng)溫度低于T^'時(shí)，紅色實(shí)線代表反常相邊界。沿著反常相邊界趨于無(wú)限隨機(jī)量子臨界點(diǎn)B_c^*可以觀測(cè)到反常量子格里菲斯奇異性。 該工作于2019年8月12日發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》。(Nature Communications 10, 3633 (2019) DOI: 10.1038/s41467-019-11607-w): https://www.nature.com/articles/s41467-019-11607-w 北京大學(xué)王健研究組博雅博士后劉易和研究生王子喬為文章共同第一作者，北京大學(xué)王健教授和北京師范大學(xué)劉海文研究員是本文的共同通訊作者。其余作者包括謝心澄院士，林熙研究員，以及王健研究組本科生唐鉞、博士生劉超飛、陳澄、邢穎（已畢業(yè)）、博士后王慶艷（已出站），和林熙組博士生閃普甲。 該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、中科院卓越創(chuàng)新中心、北京市自然科學(xué)基金、博士后科學(xué)基金、中央高?；究蒲谢鸬闹С帧?

福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過(guò)渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過(guò)表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

"本項(xiàng)目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品?？捎糜诜雷o(hù)液晶（LCD）和有機(jī)電致發(fā)光（OLED）手機(jī)，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。 該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強(qiáng)的光波過(guò)濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會(huì)痛點(diǎn)問(wèn)題。 本項(xiàng)目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線，主要步驟如下： 1、無(wú)機(jī)吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型； 2、無(wú)機(jī)吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。"

從理論物理學(xué)家安德森“more is different”的觀點(diǎn)提出以來(lái)，人們?cè)絹?lái)越多地意識(shí)到多體系統(tǒng)中可以出現(xiàn)豐富的、與單個(gè)粒子性質(zhì)不同的新物理規(guī)律。在二維自由電子系統(tǒng)中，大量相互作用的二維電子構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系。在特定條件下，系統(tǒng)哈密頓算符中的電子間長(zhǎng)程庫(kù)倫相互作用主導(dǎo)了系統(tǒng)的物理性質(zhì)。這是一個(gè)無(wú)參數(shù)的理論問(wèn)題，也是一個(gè)無(wú)法微擾處理的問(wèn)題。多體問(wèn)題的復(fù)雜和有趣在這里體現(xiàn)得淋漓盡致：攜帶單位電荷的一群電子可以產(chǎn)生攜帶小于單位電荷的準(zhǔn)粒子。 極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)中的超高遷移率二維電子氣可以出現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)。奇數(shù)分母的分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)有唯一的基態(tài)：復(fù)合費(fèi)米子的整數(shù)量子霍爾效應(yīng)或復(fù)合玻色子的玻色愛(ài)因斯坦凝聚。單層二維電子氣中填充因子為5/2的分?jǐn)?shù)態(tài)是罕有的偶數(shù)分母態(tài)的例子，它可能對(duì)應(yīng)了p波配對(duì)的復(fù)合費(fèi)米子，擁有拓?fù)浔Ｗo(hù)的多簡(jiǎn)并基態(tài)波函數(shù)，其準(zhǔn)粒子可能服從非阿貝爾統(tǒng)計(jì)。5/2態(tài)是第一個(gè)被認(rèn)為可以用于拓?fù)淞孔佑?jì)算的實(shí)驗(yàn)體系。3/2填充因子處，原有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論框架支持復(fù)合費(fèi)米子海的解釋，即不存在3/2分?jǐn)?shù)態(tài)，也不應(yīng)該存在分?jǐn)?shù)量子霍爾平臺(tái)。圖：不同門(mén)電壓條件下的磁場(chǎng)依賴關(guān)系，隨著門(mén)電壓改變局域條件，5/3的量子霍爾平臺(tái)逐漸演變?yōu)榱钊艘馔獾?/2平臺(tái)。[Nature Communications 10, 4351 (2019)] 量子材料科學(xué)中心于2016年觀測(cè)到了3/2偶數(shù)分母分?jǐn)?shù)量子霍爾平臺(tái)，該工作于2017年10月投稿，2019年9月26日在線發(fā)表于《自然.通訊》（https://doi.org/10.1038/s41467-019-12245-y）。林熙課題組的付海龍（2017年畢業(yè)，現(xiàn)為Penn State University校級(jí)榮譽(yù)Eberly Research Fellow）為此現(xiàn)象的觀測(cè)者，二維電子氣樣品由普林斯頓大學(xué)L. N. Pfeiffer提供。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3/2平臺(tái)的量子化程度高達(dá)0.02%，只在二維電子氣被局域的特定條件下出現(xiàn)，這意味著帶合適邊界條件的多體體系可能有與無(wú)邊界條件時(shí)不一樣的量子態(tài)存在。 當(dāng)局域結(jié)構(gòu)中形成3/2平臺(tái)時(shí)，局域結(jié)構(gòu)外是5/3分?jǐn)?shù)態(tài)，所以1/6量子電導(dǎo)被反射了。1/6的量子電導(dǎo)不屬于通常理論框架下的任何邊界態(tài)，所以它的出現(xiàn)可能預(yù)示著新的邊界態(tài)以及新的準(zhǔn)粒子的出現(xiàn)。量子中心的謝心澄老師和他的學(xué)生吳宜家對(duì)此給出理論分析，提出隧穿強(qiáng)度的變化在局域結(jié)構(gòu)附近引起拓?fù)湎嘧?，從而?dǎo)致分?jǐn)?shù)電荷的再次量子化。5/3分?jǐn)?shù)態(tài)的準(zhǔn)粒子攜帶的電荷是e/3，1/6電導(dǎo)的出現(xiàn)可能是5/3態(tài)的準(zhǔn)粒子繼續(xù)1/2量子化的結(jié)果，所以理論預(yù)言了一個(gè)攜帶e/6分?jǐn)?shù)電荷的新激發(fā)。

研究人員創(chuàng)造性地運(yùn)用了可積模型以及低維量子場(chǎng)論的研究手段，通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算，分析了由一維接觸相互作用玻色氣體實(shí)現(xiàn)的量子熱機(jī)循環(huán)，得到了熱機(jī)效率、功率等主要參數(shù)的解析表達(dá)式。作者針對(duì)冷原子物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，提出了通過(guò)調(diào)控原子之間相互作用強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)量子熱機(jī)循環(huán)的構(gòu)想，理論上證實(shí)了相互作用調(diào)控可實(shí)現(xiàn)和原先人們熟知的磁熱、壓熱效應(yīng)類似的一種全新的量子熱效應(yīng)。基于

產(chǎn)品詳細(xì)介紹    

產(chǎn)品詳細(xì)介紹太陽(yáng)能電池QE/IPCE(量子效率)測(cè)量系統(tǒng)Solar Cell Scan100        太陽(yáng)能電池（光伏材料）光譜響應(yīng)測(cè)試、量子效率QE（Quantum Efficiency）測(cè)試、光電轉(zhuǎn)換效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 測(cè)試等。廣義來(lái)說(shuō)，就是測(cè)量光伏材料在不同波長(zhǎng)光照條件下的光生電流、光導(dǎo)等。