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我校王琴教授團隊在人工智能與量子密碼系統結合研究方向取得重要突破
我校量子信息技術研究所王琴教授團隊在量子密碼領域取得新突破，該團隊首次提出將人工智能領域的長短期記憶神經網絡(LSTM)應用到量子密碼控制系統之中, 實現了對量子密碼系統的主動反饋與控制, 在不引入任何額外硬件和輔助穩定設備的條件下，將系統傳輸效率提升接近百分之二十。該成果近期發表在美國物理學會權威學術期刊《PhysicalReview Applied》上。
量子密碼作為量子信息技術領域發展最為成熟的技術，正逐漸從實驗室階段走向商用化，有望在未來大規模網絡加密通信中發揮重要作用，因而得到學術界和工業界的廣泛關注。自第一個BB84協議提出以來，量子密碼無論是在理論上還是在實驗上均取得了巨大進展。現有量子密碼系統包括相位、偏振、時間-能量編碼等編碼方式，其中相位編碼方式應用最為廣泛。該類系統在運行過程中不可避免地存在相位漂移問題，因而需要不斷對發送端和接收端的相位進行實時校準。目前主流系統通過采用掃描+傳輸的方法來解決。該方法雖然可以實現相位補償，但會導致量子密碼系統傳輸效率降低。針對該缺點，我校王琴教授團隊首次提出將人工智能與量子密碼控制系統相結合，利用LSTM網絡主動預測系統相位漂移大小，進而實現主動反饋與控制；同時通過固定時間間隔對網絡細胞狀態進行更新，使量子密碼系統始終保持穩定的高效率運行狀態。該方法在不提高系統硬件復雜度的前提下大幅提升了量子密碼系統傳輸效率。此外值得提出，該方法的適用范圍不依賴于某種協議或編碼方式，原則上同樣適用于其他任意量子密碼協議和任意編碼系統，為未來開展大規模量子通信網絡應用提供新的研究思路與應用方法。
該項工作的第一作者是我校通信與信息工程學院碩士研究生劉靖陽，量子信息技術研究所的王琴教授和江蘇省圖像處理與圖像通信重點實驗室的謝世朋副教授是該工作的共同通訊作者。該工作得到了安徽問天量子科技有限公司的技術支持。此項工作受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及江蘇省研究生科研實踐創新等項目的支持。
南京郵電大學
2021-04-26
基于人工蜂群和量子粒子群算法的一維水質模型參數率定方法
本發明公開了一種基于人工蜂群算法和量子粒子群算法的優化計算方法，其包括以下主要步驟：(1)根據實際問題編制待優化目標函數；(2)輸入算法的通用運行參數：種群數目、迭代次數、變量維數、變量取值范圍、待優化目標函數；(3)選取ABC、QPSO、QPSO+ABC和ABC+QPSO的一種或多種計算方法進行計算；(4)若只使用一種，直接判斷結果是否滿足優化要求；若多于一種計算方法，綜合比較計算結果及評價最優的結果是否滿足此次優化的要求；(5)若滿足要求，運算結束，輸出計算結果和迭代曲線；(6)否則，修改算法的
安徽建筑大學
2021-01-12
基于廣義量子超聲陷阱的顆粒物聚集方法、聚集處理方法和聚集處理系統
本發明公開了一種基于廣義量子超聲陷阱的顆粒物聚集方法、聚集處理方法和聚集處理系統。本發明顆粒物聚集方法首先通過向空間中發射超聲波生成超聲陷阱；然后，超聲陷阱使和超聲陷阱感應的顆粒物，向超聲陷阱的中心聚集，在超聲陷阱中心形成高濃度顆粒物聚集處，即超聲陷阱中心。本發明所述的顆粒物聚集處理方法在經過前面所述的步驟形成高濃度顆粒物聚集處后，對高濃度顆粒物聚集處的顆粒物進行吸附處理，從而實現對環境中顆粒物的收集。進一步地，本發明還提出了一套基于上述方法的系統，來配合本發明所述方法的特定需求。本發明所述的方法和系統可應用于對各類與超聲陷阱感應的顆粒物的收集處理，比如對環境空氣中PM2.5、PM10等顆粒物的聚集、吸附和處理。
浙江大學
2021-04-13
我校王琴教授團隊在《Physical Review Applied》上發表量子數字簽名最新研究成果
我校量子信息技術研究所王琴教授團隊在量子密碼領域取得新進展，該團隊首次利用參量下轉換光源實現了被動式誘騙態量子數字簽名，達到了200公里的安全傳輸距離，創造了當前量子數字簽名實驗的最新記錄。該成果9月19日在線發表在國際權威學術期刊《Physical Review Applied》上。
量子數字簽名是量子密碼學的重要應用方向之一。相比經典數字簽名，量子數字簽名原則上具有量子力學賦予的無條件安全性，在密碼學中具有巨大的發展潛力，因而得到學術界的廣泛關注。目前大多數研究團隊使用的是主動式多強度誘騙態方案，可能存在著強度調制側信道漏洞，直接影響量子數字簽名系統的實際安全性。此前報道過的量子數字簽名最遠安全傳輸距離為134公里。針對目前主動式多強度誘騙態量子數字簽名協議存在的缺點，我校王琴教授團隊在自主研制的新型標記單光子源基礎上，提出了被動式誘騙態的量子數字簽名方案，從協議層面提高了安全性。隨后，他們對提出的量子數字簽名方案進行了原理性驗證，在100公里處每7秒可簽名1比特消息，兼顧了安全性和實用性。另外，該實驗將量子數字簽名的安全傳輸距離紀錄刷新到了200公里，充分展示了標記單光子源在量子密碼中的優勢，為未來量子數字簽名的實際應用打下良好基礎。
該項工作的第一作者是我校通信與信息工程學院博士生張春輝，量子信息技術研究所的王琴教授和張春梅老師是該工作的共同通訊作者。該工作得到了中國科學技術大學量子信息重點實驗室韓正甫、陳巍、王雙、銀振強，南京大學張臘寶等人提供的技術支持。此項工作受到國家重點研發計劃，國家自然科學基金以及江蘇省優勢學科等項目支持。
南京郵電大學
2021-04-26
一種毛細管力驅動制備的微腔量子點激光器及制備方法
本發明公開了一種毛細管力驅動制備的微腔量子點激光器及制備方法，所述激光器包括上基板及其下表面的布拉格反射鏡、熱封膜和封口、下基板及其上表面的布拉格反射鏡、量子點增益材料和激光泵浦源；所述熱封膜將具有布拉格反射鏡的上、下基板緊密的熱封在一起，形成微腔用于容置量子點增益材料，熱封膜兩端封口處用紫外固化膠密封；所述量子點增益材料采用濃度為50?120 mg/ml的高濃度量子點溶液。本發明的量子點激光器件波長可隨著量子點尺寸變化進行調制，制備工藝簡單，重復性和穩定性較高。激光器在短波激光泵浦下有很好的光增益，且相干性很好，出光波長可隨量子點發光峰位置在全可見光譜范圍調節，制備成本低并易于實現大規模產業化生產。
東南大學
2021-04-11
一種具有雙摻雜多量子阱結構的紫外發光二極管
本發明公開了一種具有雙摻雜多量子阱結構的紫外發光二極管，包括：由下至上依次設置的襯底，AlN中間層、非摻雜AlGaN緩沖層、n型AlGaN層、雙摻雜的AlxGa1?xN/AlyGa1?yN多量子阱有源區、AlzGa1?zN電子阻擋層，其中z>y>x，p型AlGaN層和透明導電層，在n型AlGaN層和透明導電層上分別設置的n型歐姆電極和p型
東南大學
2021-04-14
一種基于超晶格結構的磁性拓撲絕緣體來實現量子反常霍爾效應
研究表明，陳絕緣體可以通過磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜獲得，但是這種方法產生穩定的長程鐵磁序比較困難，而且產生的體能隙也比較小，導致可觀測溫度極低（30-100 mK）。劉奇航課題組及其合作者通過研究本征的層狀磁性拓撲材料Mn-Bi-Te家族（MnBi
南方科技大學
2021-04-14
西安交通大學科研人員在量子三體相互作用研究方面取得重要突破
不同量子系統之間的相干相互作用是量子物理和量子技術領域的一個基本科學問題。Jaynes-Cummings (JC)模型描述了兩能級量子系統和量子化的場之間的兩體相干相互作用，它是量子體系中光-物質相互作用的典型代表，奠定了量子光學的基礎。
西安交通大學
2023-02-23
中國科學技術大學揭示核量子效應在界面超快電荷轉移中的重要作用
近日，來自中國科學技術大學物理學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心，國際功能材料量子設計中心(ICQD),合肥國家實驗室的趙瑾教授研究團隊與王兵、譚世倞教授、以及北京大學李新征教授合作，發現固體-分子界面的超快電荷轉移與質子的量子動力學有很強的耦合，揭示了電荷轉移過程中核量子效應的重要作用。
中國科學技術大學
2022-07-11
銅基量子自旋液體的候選者和銅基高溫超導材料母體在摻雜后的電子結構
劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領銜的研究團隊發現的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進行了詳盡的模擬。研究發現，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實現半導體到導體的轉變。相比之下，具有類似CuO4局部環境的銅氧化物高溫超導體的母體材料Nd2CuO4顯現除了不同的隨摻雜濃度變化的導電性。研究發現，低摻雜濃度時，銅原子附近形成較為擴展的極化子，因此在高摻雜濃度時，這些極化子之間的躍遷可以使系統導電性大大增加，實現半導體到導體的轉變，與實驗觀測很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實驗上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導電的現象，指出要在量子自旋液體實現超導，僅僅找到量子自旋液體體系是遠遠不夠的，還必須實現有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領域的實驗工作者提出了新的挑戰和實驗方向。
南方科技大學
2021-04-13