量子物理学百年回顾

简述了量子物理学诞生的背景。它的诞生,打开了人们认识微观物质世界运动规律的大门。物质属性及其微观结构问题,只有在量子物理的基础上才在原则上得以解决．量子力学提供了所有现代科学的基础支柱。在过去一百年中,量子物理不仅对于说明众多自然现象取得了无与伦比的成功,它还引发了大量的技术应用。由于量子物理学的基本概念与人们日常生活经验如此不同,诞生伊始至今,对于量子力学原理的诠释存在持续不断的争论。量子理论以前所未有的深度改变了人们的世界观。     

黑洞量子理论

简述引力场中物质的量子效应——黑洞的Ｈａｗｋｉｎｇ辐射，并进一步讨论黑洞的量子理论，给出一些结论。     

物质的宏观质量量子性

本文研究物质的宏观质量量子性及其量子规律，提出理论预言：（１）物质的微观基本结构中存在着基本量子──初始基本粒子；（２）物质存在着时空量子尺度。     

量子相变

量子相变是一种发生在绝对零度,由量子涨落而非热涨落导致的相变现象,满足著名的海森堡不确定关系。通过零温量子临界点的研究,可获知物质系统更广泛范围的行为,包括稀土磁性绝缘体,高温超导体和二维电子气体等。     

多模式固态量子存储

量子存储器是光子与物质系统之间的接口,允许存入和读出加载了量子信息的光子,是构建实用化量子网络的核心器件.基于稀土掺杂晶体可以实现固态的量子存储器,较长的相干时间和较宽的存储带宽使其成为目前最有潜力的量子物理系统之一.本文综述近年来基于稀土掺杂晶体的多模式固态量子存储方面的实验进展.主要内容包括频率自由度的多模式量子存储、时间自由度的多模式量子存储、空间自由度的多模式量子存储和多个自由度并行复用的多模式量子存储.在多自由度复用的多模式存储的基础上进一步介绍基于量子存储器的量子模式变换和实时的任意操作.该系列工作为构建高速率的实用化量子网络奠定基础,其中超越存储器本身的脉冲操作功能还有望在未来量子信息处理过程中获得广泛的应用.     

量子计算与量子模拟

量子计算和量子模拟在过去的几年里发展迅速,今后涉及多量子比特的量子计算和量子模拟将是一个发展的重点.本文回顾了该领域的主要进展,包括量子多体模拟、量子计算、量子计算模拟器、量子计算云平台、量子软件等内容,其中量子多体模拟又涵盖量子多体动力学、时间晶体及多体局域化、量子统计和量子化学等的模拟.这些研究方向的回顾是基于对现阶段量子计算和量子模拟研究特点的考虑,即量子比特数处于中等规模而量子操控精度还不具有大规模逻辑门实现的能力,研究处于基础科研和实用化的过渡阶段,因此综述的内容主要还是希望管窥今后的发展.     

量子信息引论

文章在阐述量子信息的发展背景之后,介绍了量子纠缠、量子计算、量子密码、量子因特网、量子克隆、量子对策论等方面的内容,既阐述了相关的基本概念,也论及最新的研究进展。     

量子人工智能中的对抗学习

量子人工智能是一个探究人工智能与量子物理交叉的领域:一方面人工智能的方法和技术可以用来解决量子科学中的问题;另一方面,量子计算的发展也可能为人工智能,尤其是机器学习,提供新的范式,极大促进人工智能的发展.然而,量子机器学习和经典学习系统对于对抗样本同样具有脆弱性:在原始数据样本上添加精心制作的微小扰动将很可能导致系统做出错误的预测.本文介绍经典与量子对抗机器学习的基本概念、原理、以及最新进展.首先从经典和量子两个方面介绍对抗学习,通过二维经典伊辛模型和三维手征拓扑绝缘体的对抗样本揭示出经典机器学习在识别物质相时的脆弱性,同时利用手写字体的对抗样本直观展示出量子分类器的脆弱性.随后从理论层面上分别阐述经典与量子的"没有免费午餐"定理,并探讨了量子分类器的普适对抗样本.最后,分析并讨论了相应的防御策略.量子人工智能中对抗学习的研究揭示了量子智能系统潜在的风险以及可能的防御策略,将对未来量子技术与人工智能的交叉产生深刻影响.     

奇特的量子效应——量子纠缠

 量子力学从1925年诞生以来,经过大量的实验检验和理论发展,肯定了它的正确性。量子力学与信息技术的结合也是必然的。当今,信息科学在推动社会文明进步和提高人类生活质量方面发挥着越来越重要的作用。     

量子计算与量子通信

介绍了量子计算的基本原理及量子通信的可行性 ,并对量子信息的表达方式及其实现方法、量子同调态等做了探讨     

固态量子比特的量子测量

文章介绍了作者用介观输运器件[如量子点接触（QPC）或单电子晶体管（SET）]测量固态量子比特的原理和特性，特别着重地介绍了作者最近在处理被测量子比特和介观测量仪器之间的关联方面的新进展。     

量子信息掩蔽

量子信息掩蔽是量子信息处理中的一个新兴概念,它将量子信息完全转移至各个量子实体的关联之中,从而使单个量子系统不再包含掩蔽前的任何信息。量子信息掩蔽在量子比特承诺、秘密共享等方面都具有重要的应用;然而与量子态的克隆、广播、隐藏等操作类似,人们无法使用一个普适的两体幺正演化来实现量子信息的掩蔽。本文系统地介绍近期量子信息掩蔽方向的一系列研究进展：首先描述了可实现量子信息掩蔽态集合的几何特征,给出掩蔽操作的实现方法,讨论了其在信息论中的含义以及与量子纠错码等概念的联系;然后介绍量子信息掩蔽的实验实现,展现量子信息掩蔽在高维体系等复杂系统中的可行性,并展示其在量子秘密共享和噪声免疫的量子通信等方面的应用。     

量子关联简介

量子纠缠作为一种非局域的关联,是一种重要的资源而被广泛应用于量子信息处理。然而,最近的研究结果发现,可分态中也可以存在非经典的关联,量子纠缠只是量子关联的一部分;非纠缠的量子关联在一些量子通信和量子计算任务中扮演着重要的角色。文章简要综述了量子关联的基本概念,描述了几种常见的量子关联度量,并介绍了量子关联在量子信息处理中的作用以及一些最新动态。     

量子算法与量子计算实验

从量子体系的基本特性出发,介绍了量子计算的基本概念和物理背景,系统阐述了几种主要的最子算法以及量子计算在实验方面的发展现状。 对比经典计算机,讨论了量子计算机的优越性、实现量子计算的困难和以期克服的途径。     

量子环中量子比特的声子效应

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子系的基态与第一激发态构造了一个量子比特.数值计算结果表明量子比特内电子的空间概率密度分布随时间和空间角坐标作周期性振荡,且振荡周期随耦合强度的增大而减小,说明声子将导致量子比特相干性降低;还表明振荡周期随量子环内径（或外径）的增大而增大,因此适当改变量子环的尺度,可以提高量子比特的相干性. 关键词： 量子环 量子信息 量子比特     

基于超导量子器件的量子计算

超导量子器件能够展现宏观量子相干性.基于超导量子器件的量子计算是量子信息领域中的一个重要研究方向,同时,超导量子器件物理特性的研究也是目前凝聚态物理和量子光学领域的交叉前沿课题.文章简述了近年来在超导量子计算方面的一些重要结果和进展,并讨论了其研究现状和发展趋势.     

量子算法与量子计算实验

从量子体系的基本特性出发 ,介绍了量子计算的基本概念和物理背景 ,系统阐述了几种主要的量子算法以及量子计算在实验方面的发展现状。对比经典计算机 ,讨论了量子计算机的优越性、实现量子计算的困难和以期克服的途径。     

量子临界性简介

一般认为：在绝对零度时，电子将静止下来，不再移动．但当德国物理学家斯特格利希（Frank Steglich）等人将由镱、铑和硅组成的晶体在强磁场下向绝对零度冷却时发现它仍能导电．有科学家认为可能这时电子分裂了，故电流仍在流动．表现有此种费解行为的上述晶体并非首例，25年前，科学家们就意外地发现了似乎是存在着很重的电子的物质：行为异常的“高温”超导体——在温度高达138开时显示电阻为零有电流流淌的铜、氧和其他元素组成的复杂物质．近年来，物理学家们每隔几个星期就能发现一则这种奇异新物质的配方．现在，科学家们正在认真思考这种神秘现象产生的机制．     

量子环中量子比特的消相干时间

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子体系的基态与第一激发态构造一个量子比特.结果讨论了消相干时间与耦合强度,色散系数以及量子环内径、外径的变化关系.     

量子关联

量子纠缠是量子信息处理过程中的重要资源,也是量子力学与经典力学本质区别的一个重要特征.最近随着量子信息理论的不断发展,人们发现可分态中也可以存在非经典的量子关联,量子纠缠只是量子关联的一部分.而且这种非纠缠的量子关联可能在一些量子信息处理过程中起到重要的作用.文章介绍了量子关联最近所取得的一些研究进展,特别是量子关联在各种消相干环境下的演化规律等.