低维量子材料的研究进展

许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到，这一类材料是量子效应的载体，被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命，是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应，其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理，并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。     

美国国家量子倡议:从法案到行动

<正>虽然量子信息科学技术(QIST)是基于许多学术界所熟悉的基本物理原理,但对实际制造可靠量子设备的许多工业和工程人员来说仍然是陌生的。近年来,QIST的工业投资大幅增长,但该领域还处于萌芽阶段,量子技术的建设面临着巨大的技术挑战。这种机遇、需要和挑战的结合表明,各国政府将在发展QIST及其生态系统以及为社会利益转化相应的科学技术方面发挥重大作用。我们简述了一     

量子激光雷达测距与测速的研究进展

激光雷达以其优良的定向性和高分辨率,成为自动驾驶、测绘和遥感等领域的核心传感器,但是近年来传统激光雷达也面临探测灵敏度和分辨率限制等诸多挑战.本文以测距与测速性能为核心,从经典激光雷达的两类代表——脉冲激光雷达与频率调制连续波激光雷达出发,分别介绍了量子脉冲激光雷达与量子干涉式激光雷达的研究进展.通过对目前量子激光雷达研究成果的梳理,深入了解目前量子激光雷达的研究重点与难点,为未来量子激光雷达的发展提供帮助.     

卡什米尔效应*

卡什米尔效应起源于量子场的真空涨落,其正则化需要用到多种数学手段,它在物理学的各个分支,特别是当前在纳米技术中有着重要的应用。这是一个多学科交叉的研究领域,经过了60多年由慢到快的发展之后,当前,它是一个充满挑战和活力的前沿研究领域,有许多未决问题等待人们去探索。     

美国欲强力推进量子物理学研究

正许多国会议员承认,他们发现量子物理学对亚原子世界的反直觉描述令人难以置信。但这并不妨碍美国国会议员和特朗普政府的政策制定者支持更好地组织和增加量子研究资金的努力。这很可能会重塑计算、传感器和通信领域。众议院科学委员会将提议立法,以支持新的为期10年的国家量子倡议(NQI)。白宫计划正式启动一个新的小组,指导联邦政府在量子科学中的活动。主要科学机构都在呼吁国会加快开展量子研究。参     

量子计算行业教育的发展

2020年,欧洲战略咨询委员会的量子旗舰计划成员正式向欧盟委员会提交了战略研究议程,提倡全欧推广覆盖高中教育、大学教育和产业工人培训的量子教育项目。国内外类似的量子教育措施正不断涌现,给中国量子教育的发展提供了一定的参考。文章主要对量子计算、量子教育行业的发展、量子教学工具的现状等内容进行了综述性梳理,试图探寻目前量子计算行业教育发展的困境,以期为推进中国量子计算教育寻找思路。     

量子计算行业教育的发展

2020年，欧洲战略咨询委员会的量子旗舰计划成员正式向欧盟委员会提交了战略研究议程，提倡全欧推广覆盖高中教育、大学教育和产业工人培训的量子教育项目。国内外类似的量子教育措施正不断涌现，给中国量子教育的发展提供了一定的参考。文章主要对量子计算、量子教育行业的发展、量子教学工具的现状等内容进行了综述性梳理，试图探寻目前量子计算行业教育发展的困境，以期为推进中国量子计算教育寻找思路。     

让光子在空间起舞:星地量子通信的原理与应用

正量子通信是一种以量子为信息载体,并利用其特性来实现信息传递的全新通信方式。它具有绝对保密和高效率等优点,近年来已迅速成为国际信息科学的研究热点,中国也正在该领域悄然崛起。随着当今世界信息技术的迅猛发展,以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限,而以量子效应为基础的量子通信,则正在逐步成为引领未来科技发展的重要领域,即将开启一次新的技术革命。量子通信是一种利用量子力学基本原理、量子系统特有属性以及量子测量方法来实现信息传递的通信技术。目前     

轨道角动量光子的频率变换

轨道角动量(OAM)光束在精密测量、微小粒子的操控以及基础物理研究等领域具有重要的应用,同时基于OAM编码的光信息处理由于其信道容量大、保密性高等优点已成为经典和量子通信领域的研究热点.基于OAM编码构建高维量子网络是目前量子信息领域的一个重要研究方向,在近几年已取得了许多突破性进展.在量子通信中,作为信息载体的光子需要在低损耗的通信窗口传输,而作为信息存储和处理单元的物理体系其工作波长一般却不在通信窗口,因此需要在两者之间建立量子接口以满足量子信息既可被存储又能长距离传输的基本要求.基于非线性过程的光子频率变换就是建立量子接口的一种行之有效的方法.本文在概述了OAM光束频率变换的发展现状后,着重介绍了量子条件下OAM光子的频率变换研究进展.这些进展迈出了未来构建高维量子信息网络的重要一步.     

卡西米尔效应研究现状及展望

卡西米尔效应起源于量子真空,它在物理学的各个分支,特别是在纳米技术中有着重要应用.卡西米尔(H.B.G.Casimir)才华纵横,著作宏富,建树极丰.他的科学研究和工业研究经历则为科学和技术的互惠发展树立了典范.卡两米尔效应是一个多学科交叉的、充满挑战和活力的前沿研究领域,如今尚有大量科学的和技术的问题等待人们去解决.     

基于钙钛矿量子点的电致发光二极管研究进展

钙钛矿量子点因其优异的光电特性,在新型显示和固态照明等领域有着广泛的应用潜力.近年来,钙钛矿量子点成为光电领域的研究热点,钙钛矿量子点发光二极管的器件效率也有了突飞猛进的发展.本文综述了基于钙钛矿量子点的电致发光器件研究进展,分析了制约钙钛矿量子点电致发光二极管效率的主要因素,并对钙钛矿量子点电致发光器件效率提升的策略进行了讨论.     

磁性分子的量子相干操控

在量子信息科技的发展中,以电子自旋作为信息载体的分子基材料因其突出的可设计性和可扩展性而被寄予厚望.基于系综的量子信息材料研究在分子设计和量子操控策略方面已有较多积累.本文从分子基量子比特的构效关系和分子设计、分子基多能级量子位的研究现状和应用潜力、多功能磁性分子等角度介绍了近年来国内外分子基量子信息材料研究的概况,并总结了该领域已取得的成果和现状,展望了今后实现突破的潜在方向和技术路线要求.我们认为,分子基量子信息材料的发展需要走向单自旋表征和操控的新阶段,并整合自旋化学与量子信息科技,以构建新的研究范式.     

青年才俊多担纲,科创才有大作为——访上海交通大学研究员、2012级星友金贤敏

<正>今年对金贤敏来说,可谓是收获的一年。前不久他获得了自然科学基金重点项目(300万)的资助,支持他做光量子芯片研究。9月初,国内外媒体报道上海交通大学自然科学研究院特别研究员、上海市"千人计划"特聘专家、国家"青年千人计划"专家金贤敏领衔的课题组完成世界首个海水量子通信实验,观察到光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,这是国际首次通过实验验证水下量子通信的可行性,这意味着量     

基于有限测量信息估算未知量子态的相干度

正量子相干即量子叠加性是量子力学最本质的特征,也是进行量子计算、量子密钥分发、量子精密测量等量子信息过程的重要资源~([1]).多粒子体系中的量子纠缠被认为是一种特殊形式的量子相干~([2]).在量子信息与热力学~([3])、量子信息与生物学~([4])等的交叉研究领域中,量子相干也与多种微观机制存在紧密联系,因此量子相干在理论和实际应用中都具有重要的研究价值.量子相干的起源可追溯至200多年前的光学干涉及衍射实验,量子相干概念的正式提出至今也已有100多年的     

评“量子信息技术纵览”

量子信息科学诞生于20世纪80年代,在90年代初期Shor提出量子并行算法之后获得飞速的发展,迄今方兴未艾.我国量子信息的发展源于20世纪90年代初期,当时只有中国科学技术大学一个研究组致力于此方向研究.在量子信息领域,国内学者最早(1997年)发表在Physical     

量子直接通信

量子通信作为量子信息研究的主要内容,是目前量子信息领域最具应用前景的一个部分.量子密码通信的目的是在合法的通信者之间实现绝对安全的通信过程.量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)是量子通信的一个重要研究内容.     

半导体超晶格与量子微结构研究30年

半导体超晶格与量子阱系指对电子具有一维量子限制作用的多层超薄异质结人工材料,量子微结构泛指对电子具有二维和三维量子约束性质的量子线与量子点介观系统.这类低维体系的研究是近30年来半导体科学技术中,尤其是半导体物理学领域内一个发展最迅速的活跃前沿.它的研究兴起,不仅对信息科学技术,而且对低维物理、材料科学以及纳米技术的发展,正在产生着革命牲的影响.本文着重回顾与评述了30年来半导体超晶格与量子微结构在材料生长工艺、体系维度变化、物理效应产生以及新型器件应用等方面所取得的一系列重大进展,并对其在21世纪的发展作了初步展望.     

纳米量子器件研究的若干前沿问题

纳米量子器件是目前纳米物理学与纳米电子学领域中最重要的研究方向。人们预测，该领域中的任何一项具有实质意义的突破性进展，都极有可能在全球范围内触发一场新的信息技术革命。所调纳米量子器件，是指基于各种量子力学现象，如量子尺寸效应、量子隧穿效应、库仑阻塞效应、光学非线性效应以及量子信息处理等设计并制作的固态纳米电子器件、光电子器件、集成电路乃至量子计算机等。本将着重介绍目前纳米量子器件研究中的若干活跃前沿以及我们应采取的对策。     

在半导体中的奇特情况

在英国和美国,科学家们已发现同“量子霍耳效应“相联系的新的数据——在某些特定条件下发生在半导体化合物中电子行为值得注意的动向。这些结果对过去解释量子霍耳效应的理论提出新的挑战,并且说明在这个领域中有更多的东西被人们所理解。     

纳米伦理: 研究现状、问题与挑战

20 世纪90 年代以来, 伴随着纳米科学与技术的蓬勃发展, 有关纳米技术的社会和伦理问题的研究悄然兴起并逐渐成为一门跨学科的研究领域. 本文主要从纳米伦理研究的兴起、纳米伦理研究的主要内容、以及纳米伦理研究所面临的挑战与应对等三个方面评述纳米伦理研究的现状、存在的问题以及未来发展的方向.