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量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现

  • 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现

  • 南方科技大学实现集成量子芯片中抗关联噪声的量子门
  • 德国罗斯托克大学实现拓扑保护的双光子干涉
  • 南方科技大学首次确定三角形量子网络承载的网络拓扑结构和网络非局域性
  • 北京大学成功研制扫描量子传感显微镜
  • 北京量子信息科学研究院在量子反常霍尔效应的约瑟夫森结中发现反常类夫琅和费谱
  • 上海交通大学首次在单晶石墨烯中观测到电子掺杂情况的超导电性
  • 南京大学首次提出基于超导二极管效应的量子神经元晶体管
  • 华南师范大学提出一种基于测地线快速绝热演化的量子传感方案
  • 以色列量子计算中心正式投入运营 已部署多台量子计算系统
  • IBM将于下半年在延世大学部署韩国首台商用量子计算机

  • 量子计算机开发商Diraq将其A2轮融资规模扩大到2200万美元

奖项颁发

薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现

近日，全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会召开。会上颁发2023年度国家最高科学技术奖，薛其坤院士荣获该奖项，薛院士主攻量子物理，是凝聚态物理领域享有国际声誉的实验物理学家，率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
来源：
https://h.xinhuaxmt.com/vh512/share/12071498?d=134d8f0&channel=weixin
https://www.chinanews.com.cn/gn/2024/06-24/10239357.shtml

科研进展

实现集成量子芯片中抗关联噪声的量子门

在量子计算机的发展中，关联噪声是量子芯片集成化面临的一个挑战。由于噪声无法完全消除，为了让量子计算机的计算结果更可靠，科研人员一直在寻求在噪声环境下实现更高保真度的量子门的方法。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
南方科技大学深圳量子科学与工程研究院俞大鹏院士团队陈远珍教授、邓修豪副研究员提出并验证了一种新的量子门设计方法，可以在进行相应的量子操作的同时修正集成量子芯片中的关联噪声的影响，包括频率噪声、控制场拉比频率噪声、一般性准静态噪声、多比特间空间关联噪声、低频噪声等，从而降低量子门出错的概率。这样的量子门通常被称为 robust（鲁棒的，稳健的）。相关成果发表于Physical Review Letters 。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.250604

实现拓扑保护的双光子干涉

1987年，物理学家Hong, Ou和Mandel在实验中观察到了光子对在分束器作用下的行为，他们发现一个光子能够与其他的光子一起形成干涉图案。这一突破性的发现已被证明是包括量子计算机在内的新型光学量子技术的重要组成部分，纠缠这一基本特征也被包括在其基本要素之内。直到最近，Hong, Ou和Mandel的这个实验才与拓扑这一抽象数学概念相关联。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
德国罗斯托克大学研究团队利用拓扑保护波传播的概念，成功地稳定了光学芯片中两个光子的干涉。研究团队实验证明了光子对的干涉行为由人工规范场的磁通量决定，表明拓扑结构可以保护双光子干涉免受光学元件制造误差带来的扰动。该研究为下一代光量子线路和受拓扑鲁棒量子门保护的可扩展量子计算铺平了道路。相关成果发表于Science。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado8192

首次确定三角形量子网络承载的网络拓扑结构和网络非局域性

近年来，天地一体化量子保密通信网络已渐具雏形，以量子计算机、量子传感器、量子中继器、量子通信终端等为代表的量子网络终端技术的发展也屡获突破。网络拓扑结构和网络非局域性支撑着量子网络的各种应用。然而，现有研究还没有考虑网络拓扑结构相关联的非局域性，相关方法无法揭示与网络拓扑结构相关联的网络非局域性。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
南方科技大学量子科学与工程研究院李正达副研究员、范靖云教授团队与西南交通大学罗明星教授团队合作，在理论和实验上首次针对不同类型的三角形网络的非局域性和网络拓扑区分进行研究，构建了通用的贝尔算子并在实验中首次通过测量概率确定三角形量子网络承载的网络拓扑结构和网络非局域性。展示了量子网络的基础单元的量子特性。相关成果发表于Physical Review Letters。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.240801

成功研制扫描量子传感显微镜

扫描探针显微镜（scanning probe microscope, SPM）可在原子尺度获取表面的形貌和物性。传统SPM依赖于隧穿电流和原子力等非相干信号，难以实现微弱电场和磁场的定量探测。近年来，以金刚石中的氮-空位（nitrogen -vacancy, NV）色心为代表的量子传感器可通过相干调控实现单个核自旋级的超高探测灵敏度，有望突破传统SPM的局限。然而，现有NV-SPM所采用的悬臂梁或音叉的工作振幅大，针尖离样品的距离远大于1 nm，限制了空间分辨率和探测灵敏度。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
北京大学江颖教授团队和其他单位合作，创新性地将金刚石色心量子传感技术与qPlus扫描探针技术有机融合，自主研发了一台扫描量子传感显微镜。该系统兼备原子级的形貌表征能力以及纳米级的电场和磁场定量成像能力，并将探测灵敏度推进至单个质子水平。相关成果发表于Review of Scientific Instruments。
论文链接：
https://doi.org/10.1063/5.0202756

在量子反常霍尔效应的约瑟夫森结中发现反常类夫琅和费谱

异质结-量子反常霍尔效应-异质结构形成的手性约瑟夫森结是实现拓扑量子计算和量子信息的基础器件。现有的理论研究表明，在理想的手性约瑟夫森结中，边缘态超流会随着外加磁场展现出h/e的周期性震荡。然而，实验研究显示，在由磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜构成的量子反常霍尔效应体系中，由磁畴引起的体态载流子不可避免地存在。因此，研究体态载流子在外加磁场下对约瑟夫森结干涉谱的影响，对于真实体系的实验测量具有重要的指导意义。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
北京量子信息科学研究院齐俊杰助理研究员苏州大学陈垂针教授合作，在基于量子反常霍尔效应的约瑟夫森结中，理论上发现了一种由磁畴诱导的反常类夫琅和费谱图样。这类反常的类夫琅和费谱普遍存在于磁性掺杂的手性约瑟夫森结中，该工作对后续实验观测具有重要的指导意义。相关成果发表于Physics Review Research。
论文链接：
https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.6.023293

首次在单晶石墨烯中观测到电子掺杂情况的超导电性

自有关魔角双层石墨烯的研究首次在石墨烯系统中观察到超导电性后，引领了有关二维莫尔超晶格研究的热潮。此后，研究者们在转角多层石墨烯莫尔超晶格系统中也观测到了超导电性，而转角石墨烯中超导与平带之间的关系、超导的配对机制等，至今仍是领域内备受关注的重要科学问题。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
上海交通大学李听昕副教授、刘晓雪副教授团队与武汉大学吴冯成教授团队合作，首次在单晶石墨烯中观测到电子掺杂情况的超导电性，这对于理解晶体石墨烯及转角石墨烯系统的超导机理，设计制备基于石墨烯系统的高质量新型超导量子器件等具有重要意义。相关成果发表于Nature。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07584-w#Sec17

首次提出基于超导二极管效应的量子神经元晶体管

近年来发现的超导二极管效应，为超导体的研究注入了新活力，已成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究焦点之一。凭借无耗散的单向导通特性，超导二极管效应不仅能够为超低功耗电子器件的开发提供全新思路，突破传统电子器件的能耗瓶颈，而且还有望推动新型计算范式的快速发展。因此，探索如何利用超导二极管效应来构建新原理电子器件，已成为凝聚态物理与信息技术交叉领域内一个广泛关注的议题。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
南京大学梁世军副教授、缪峰教授团队和南京理工大学程斌教授团队合作，通过采用“原子乐高”技术，构筑了新型伊辛超导-垂直磁各向异性量子材料，观察到磁矩依赖的超导二极管效应，并在零磁场下实现了超导二极管的非易失电控开关。进一步，团队利用该现象构筑了单个量子神经元晶体管，实现了对大脑皮层神经元异或分类功能的模拟。该工作为发展基于超导量子材料的类脑计算提供了一条可行的技术路线。相关成果发表于Nature Communications。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-48882-1

一种基于测地线快速绝热演化的量子传感方案

量子传感在物理、化学和生物等领域具有广泛的应用，而对复杂环境的量子传感是一个重要的研究课题。目前在对动态信号的探测上，最先进的量子传感方案是基于动力学解耦脉冲序列的方法，它在微纳尺度下的磁共振、微弱电磁信号的测量以及量子信息处理等方面都有重要应用。然而，当这种量子传感方案应用于复杂环境时，却因为高次谐波和操控误差等问题，测量的频谱中会存在许多虚假的信号，从而使得对真实信号的识别非常困难，以及导致无法对量子环境进行准确的探测和操控。
量子快报（73）| 薛其坤院士获“国家最高科学技术奖”——率领团队完成量子反常霍尔效应的实验发现
华南师范大学王振宇研究员团队与国外团队合作，理论上提出了一种基于测地线快速绝热演化的量子传感方案，为对复杂环境下的量子探测提供了可靠的手段。该方案有效地抑制了退相干噪声和控制误差的影响，同时消除了以往基于动力学解耦脉冲序列的量子传感中所存在的高次谐波和杂散响应，从而为复杂环境下的量子传感提供了可靠的解决方案。这项成果也可以用于其它方面，例如用于探测和操控单个核自旋或自旋族。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.250801

行业资讯

以色列量子计算中心正式投入运营 已部署多台量子计算系统

以色列量子计算中心（IQCC）日前已正式投入运营，该中心位于特拉维夫大学内，其是在以色列创新局的财政支持下建造的。IQCC目前拥有一台25量子比特超导量子计算机，由QuanTWare提供量子处理器，以及一台由ORCA制造的8量子模式光子量子计算机。该中心首次部署了英伟达的DGX Quantum混合量子经典计算系统。
来源：
https://www.quantum-machines.co/press_release/quantum-machines-opens-the-israeli-quantum-computing-center/

IBM将于下半年在延世大学部署韩国首台商用量子计算机

IBM将于下半年在延世大学仁川松岛校区部署韩国首台IBM商用量子计算机。近日，这台“IBM量子系统一号”的全尺寸模型在韩国高阳市举行的“Quantum Korea 2024”活动中进行了展出。延世大学与IBM于去年7月宣布将合作建设“延世-IBM量子计算中心”，韩国也因此成为第五个将在本地部署IBM超导量子计算机的国家。
来源：
https://www.prnewswire.com/news-releases/korea-quantum-computing-and-ibm-collaborate-to-bring-ibm-watsonx-and-quantum-computing-to-korea-302047206.html

量子计算机开发商Diraq将其A2轮融资规模扩大到2200万美元

硅量子点量子计算机开发商Diraq宣布扩大其A2轮融资规模，使其总融资额达到2200万美元。Diraq最初于2月底宣布的1500万美元A2轮融资由量子技术专业基金Quantonation领投。新增的投资机构包括Main Sequence、Taronga Ventures、Uniseed、UniSuper、Co:Act Capital以及悉尼新南威尔士大学。
来源：
https://thequantuminsider.com/2024/06/24/diraq-adds-leading-deeptech-and-venture-investors-bringing-series-a-to-22-million-us/

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