潘建伟及其团队研发了什么量子技术

1. 潘建伟及其团队研发了什么量子技术

中国科学技术大学潘建伟院士团队近日成功研制出全球超导量子比特数量最多的量子计算原型机 “祖冲之号”，宣告全球最大量子比特数的超导量子体系的诞生。

量子计算机原型机发布后，我国首个可操纵的超导量子计算机体系“祖冲之号”问世。该成果将为促进中国在超导量子系统上实现量子优越性奠定了技术基础，也为后续具有重大实用价值的通用量子计算的研发提供支持。中国科学技术大学潘建伟院士团队近日成功研制出全球超导量子比特数量最多的量子计算原型机 “祖冲之号”，宣告全球最大量子比特数的超导量子体系的诞生。这篇名为《在可编程二维62比特量子处理器上的量子行走》的论文5月7日发表在《科学》杂志。

量子计算机是全球科技前沿的重大挑战之一，也是世界各国角逐的焦点。超导量子计算已成为最具希望的候选者之一，它的核心目标是增加 “可操纵” 的量子比特数量，通过提升操纵精度来实现落地应用。祖冲之号” 可操纵的超导量子比特多达62个，而此前谷歌实现 “量子优越” 的“悬铃木”53个量子比特。研究团队在大尺度晶格上首次实现了量子行走的实验观测，并实现对量子行走构型的精准调控，构建了可编程的双粒子量子行走。

2. 中科大潘建伟教授团队用什么量子卫星？

墨子号。
近日，光量子计算和大尺度光量子信息处理两项成果双双入选中国科学院“率先行动”计划第一阶段59项重大科技成果及标志性进展。
8月16日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”迎来4岁生日。在距离地球500公里的轨道上，这颗超期服役2年的“老”卫星仍然捷报频传。
6月15日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟领衔的合作团队在《自然》发表论文，在国际上首次实现了基于纠缠的无中继千公里级量子保密通信。这也是“墨子号”4年间产生的第5篇《自然》《科学》论文。
随着一项项科学实验的成功，卫星量子通信的应用前景日益清晰。

“墨子号”科学应用系统主任设计师任继刚，至今仍清楚地记得读博时第一次听潘建伟作报告的情景。“太神奇了，就像听一个科幻故事。”他回忆说。
在场的很多人可能也跟任继刚一样，把量子科技当成科幻故事。而作报告的那个人却是认真的。
2003年，潘建伟陷入量子通信研究瓶颈。由于光子在光纤传输时损耗太大，传输100公里只剩下1%的信号到达接收端。而外太空因为几乎真空，光信号损耗非常小，潘建伟破天荒地提出了“上天”这个“大胆且疯狂”的方案。
当时，他向博士生彭承志科普量子通信的发展前景，当说到需要通过太空实现长距离传输时，彭承志认为“这是一个遥不可及的梦想”。他问潘建伟：“这个事，是不是挺牛的？”潘建伟想了想，很肯定地回答：“肯定牛，是世界上最牛的，至少是之一。”
带着这样的信念，他们在合肥大蜀山山顶开始了第一个实验，于2005年实现了13公里的量子纠缠分发。这个传输距离超过了大气层的等效厚度，从而证实了远距离自由空间量子通信的可行性。
2009年，团队在青海湖开展百公里量子纠缠分发实验。当时，团队里的3位主力——2007年博士毕业的任继刚、2009年博士毕业的印娟、2010年将要博士毕业的廖胜凯，后来分别成为“墨子号”3个分系统主任设计师。
岛上通信信号极差，几位年轻人没什么消遣，晚上做实验，白天借着搭建的无线网桥开例会。2012年，团队在国际上首次实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。
2017年，利用“墨子号”，他们将量子纠缠分发的距离再提高一个量级，达到1200公里。
从大蜀山的13公里到天地间的上千公里，潘建伟团队一步一个脚印，从无到有地验证了量子通信的可行性。

3. 中科大潘建伟教授团队用什么量子卫星

墨子号。
墨子号量子科学实验卫星（简称墨子号），于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。
2017年1月18日，中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院等单位相关领导在交付使用证书上签字。
2019年1月31日，被授予2018年度克利夫兰奖。中国研究人员2019年2月14日在美国华盛顿说，“墨子号”量子科学实验卫星预计将超出预期寿命、继续工作至少2年以上，并展开更多国际合作。



扩展资料
2001年，31岁的潘建伟从欧洲回国，在中科大组建了量子信息实验室。2003年，当大多数人仍致力于在实验室内部的原理性演示时，潘建伟和同事们已经萌生了“天地一体化”量子通信网的初步构想，“量子科学实验卫星”正是这个构想中的关键节点。
“工欲善其事，必先利其器”。围绕这一远景目标，潘建伟团队开始了十余年的技术积累。他带领团队在自由空间量子密钥分发、量子纠缠分发和量子隐形传态实验等方面不断取得国际领先的突破性成果。
2005年，潘建伟团队在世界上第一次实现13公里自由空间量子通信实验，证实光子穿透大气层后，其量子态能够有效保持，从而验证了星地量子通信的可行性。
参考资料来源：百度百科-墨子号量子通信卫星
参考资料来源：百度百科-墨子号量子科学实验卫星

4. 2018年一月中科大潘建伟教授及其研究团队与合作者利用什么量子科学实验卫星

2018年1月,中科大潘建伟教授及其研究团队与合作者利用“墨子号”量子科学实验卫星,首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发,并利用共享密钥实现了加密数据传输和视频通信。
2018年，潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中科院上海技术物理所以及微小卫星创新研究院、国家空间科学中心等单位，与奥地利科学院合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发。
并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力。相关成果以封面论文的形式发表在1月19日出版的国际权威学术期刊《物理评论快报》上。

扩展资料：
墨子号量子科学实验卫星（简称墨子号），于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。 2017年1月18日，中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。
2017 年8月12日，墨子号”取得最新成果——国际上首次成功实现千公里级的星地双向量子通信，为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础，至此，“墨子号”量子卫星提前、圆满地完成了预先设定的全部三大科学目标。
2020年6月15日，中国科学院宣布，“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。
该实验成果不仅将以往地面无中继量子密钥分发的空间距离提高了一个数量级，并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子密钥分发。国际学术期刊《自然》于北京时间6月15日23时在线发表了这一成果。
参考资料来源：百度百科—墨子号量子科学实验卫星
参考资料来源：新华网—“墨子号”成功实现洲际量子密钥分发

5. 中科大潘建伟教授团队用什么量子卫星

墨子号。
墨子号量子科学实验卫星（简称墨子号），于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。
2017年1月18日，中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院等单位相关领导在交付使用证书上签字。
2019年1月31日，被授予2018年度克利夫兰奖。中国研究人员2019年2月14日在美国华盛顿说，“墨子号”量子科学实验卫星预计将超出预期寿命、继续工作至少2年以上，并展开更多国际合作。



扩展资料
2001年，31岁的潘建伟从欧洲回国，在中科大组建了量子信息实验室。2003年，当大多数人仍致力于在实验室内部的原理性演示时，潘建伟和同事们已经萌生了“天地一体化”量子通信网的初步构想，“量子科学实验卫星”正是这个构想中的关键节点。
“工欲善其事，必先利其器”。围绕这一远景目标，潘建伟团队开始了十余年的技术积累。他带领团队在自由空间量子密钥分发、量子纠缠分发和量子隐形传态实验等方面不断取得国际领先的突破性成果。
2005年，潘建伟团队在世界上第一次实现13公里自由空间量子通信实验，证实光子穿透大气层后，其量子态能够有效保持，从而验证了星地量子通信的可行性。
参考资料来源：百度百科-墨子号量子通信卫星
参考资料来源：百度百科-墨子号量子科学实验卫星

6. 2018年一月中科大潘建伟教授及其研究团队与合作者利用什么量子科学实验卫星

是墨子号。墨子号量子科学实验卫星（简称墨子号），于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。



扩展资料：
科学依据：
基础量子理论非常成熟，这是大学三年级学习量子力学时我们的老师特别强调的。量子力学不可理解的事情不是他的模糊理论或错误或遗漏，而是对一些基本公理的解释。
例如，观察问题确实有一些难以理解的东西，这很难理解，一加一等于二，但这并不影响我们用它来推出一加二等于三，或者自然数是亚伯群，但是量子理论真正难以理解的是上个世纪初，因为它颠覆了当时的概念。

7. 潘建伟《自然》发文：量子通信技术大规模应用已成熟

 北京时间1月7日凌晨，中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文，验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。
   中国科学技术大学教授潘建伟表示：“我们的工作表明，量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地，如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起，并且如果大学，机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等，则可以建立全球量子通信网络。”
       全球首个天地一体化量子通信网络 
   研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。
   这项研究成果由潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作。
   “论文是对上述成果的一个系统性总结，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。”中国科学技术大学在官方网站上称。
   尽管研究论文是一项总结性的工作，但是意义重大。自“墨子号”量子卫星于2016年8月发射以来，研究团队在优化地面站接收光学系统、提高QKD发射系统时钟频率并应用更高效QKD协议的基础上，实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发，生成速率比之前的工作高出约40倍；研究团队还成功地将卫星与地面的安全成码距离从1200公里拓展到2000公里，相应的地面站俯仰角跨度可达170 ，几乎可覆盖整个天空。
     与传统的加密不同，量子通信被认为是不可破解的，因此银行，电网和其他部门的安全信息传输的未来。量子通信的核心是量子密钥分发（QKD），它使用粒子的量子状态（例如光子）形成一串加密字符串或者密钥，在发送方和接收方之间进行的任何窃听都会更改此字符串或密钥，并立即引起注意。
   目前普遍的QKD技术使用光纤进行数百公里的传输，具有很高的稳定性，但对通信信道损耗很大；而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输，将地面光纤和自由空间结合，可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。
   根据中国科学技术大学介绍，按通信信道的不同，量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好，可以实现基本恒定的安全码率，在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户；在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景，可以通过卫星中转的自由空间信道连接。
    量子通信网络已接入多个行业领域 
   2017年9月底正式开通的量子保密通信京沪干线，总长超过2000公里，覆盖四省三市共32个节点，是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。建成后，开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究，同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。
   目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初，国家电网有限公司基于该网络，建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道，实现了电力通信数据加密传输，首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。
   “本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示，“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站，实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验，和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验，未来有望进一步做到可单人搬运；同时，在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷，这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”
   根据《自然》论文，未来该团队将与来自奥地利、意大利、俄罗斯和加拿大的国际合作伙伴进一步扩大在中国的网络。他们还将致力于开发小型、经济高效的QKD卫星和地面接收器，以及中高地球轨道卫星，以实现空前的万公里级QKD传输。
   另据中国科学技术大学介绍，在天地一体化量子通信网络大量测试结果及标准化研究的基础上，全球三大标准化组织之一ISO/IEC正在基于京沪干线的实践编制国际标准《QKD安全要求、测试与评估方法》，另一国际组织ITU也正基于京沪干线的建设模式起草可信中继安全要求、QKD网络功能架构等国际标准。

8. 潘建伟：下一个量子突破将在五年后发生

  光子盒研究院出品 
    最近，   中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等和西班牙塞维利亚大学Adán Cabello教授合作，   首次实验排除实数形式的标准量子力学。研究人员利用超高精度超导量子线路实现确定性纠缠交换，以超过43个标准差的实验精度证明了实数无法完整描述标准量子力学，确立了复数的客观实在性。 
        2月3日，西班牙《国家报》[1]报道了对潘建伟院士和Adán Cabello教授的采访。  
    报道首先回顾了这项中国和西班牙团队合作的研究。去年，一组研究人员在《自然》杂志上[2]提出了一个想法，即基于实数的量子理论的替代方案可以通过实验被证伪。这是量子领域的顶尖科学家潘建伟提出的一项挑战，塞维利亚大学的物理学家Adán Cabello参与了这项挑战。他们的联合研究证明了“复数(例如-1的平方根)在标准量子力学中不可或缺的作用。”这些结果使得使用这种技术的计算机的开发取得了进展，根据Cabello的说法，“在以前无法进入的领域测试量子物理。” 
    现年51岁的潘建伟1987年毕业于中国科学技术大学，维也纳大学博士研究生，他领导着世界上规模最大、最成功的量子研究团队之一，被诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek称为“自然的力量(a force of nature)”。潘建伟在维也纳大学的论文导师、物理学家Anton Zeilinger补充道：“没有潘建伟，我无法想象量子技术的出现。” 
    潘建伟在这项研究中的领导地位至关重要。他解释说：“这个实验可以被视为两个玩家之间的 游戏 ：实数量子力学和复数量子力学。这个 游戏 是在一个带有四个超导电路的量子计算机平台上进行的。通过发送随机测量基数并测量结果，就可以获得 游戏 分数，该分数是测量基数和测量结果的数学组合。 游戏 规则是，如果 游戏 分数超过7.66分，则排除实数量子力学，我们的工作就是这样。” 
    这个实验由中国科学技术大学和塞维利亚大学合作进行，并被科学杂志《物理评论快报》[2]报道。它旨在回答一个基本问题：复数对于自然的量子力学描述真的有必要吗？结果排除了标准量子物理中只使用实数的替代方案。 
       根据潘建伟的说法：“物理学家用数学来描述自然。在经典物理学中，实数似乎可以完整地描述所有经典现象中的物理现实，而复数只是有时被用作一种方便的数学工具。然而，是否需要复数来代表量子力学的理论仍然是个未知数。我们的结果排除了对自然的实数描述，并确立了复数在量子力学中不可或缺的作用。” 
    Cabello补充道：“这不仅仅是排除一个特定的替代方案，实验的重要性在于，它展示了超导量子比特系统是如何工作的。使我们能够测试量子物理的预测，而这些预测是我们迄今为止进行的实验无法测试的。因为它们需要对几个量子比特进行严格控制。现在我们将能够测试它们。” 
    中国科学技术大学的陆朝阳教授是这项实验的合著者，他说：“量子计算机最有希望的近期应用是量子力学本身的测试和多体系统的研究。”这一发现不仅为量子计算机的发展提供了一条前进的道路，也为在原子和亚原子水平上理解粒子的行为和相互作用提供了一种接近自然的新途径。 
      实现拥有拥有数百万量子比特的计算机的目标还有很长的路要走。然而，中国和西班牙团队的研究结果使得扩大现有量子计算机的用途和理解困扰科学家多年的物理现象成为可能。 
    参考链接： 
    [1]https://english.elpais.com/science-tech/2022-02-03/jian-wei-pan-the-next-quantum-breakthrough-will-happen-in-five-years.html 
    [2]https://www.nature.com/articles/s41586-021-04160-4 
    [3]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040403