我国科学家潘建伟团队通过光镊囚禁量子基态单原子,首次完整实现了爱因斯坦1927年提出的'反冲狭缝'量子干涉思想实验,验证了海森堡极限下的互补性原理,相关成果于2025年12月3日发表于《物理评论快报》。 反冲狭缝实验的重大突破 核心成果:利用光镊囚禁的单个铷原子作为'可移动狭缝',首次在实验中观测到原子动量可调谐的干涉对比度渐进变化,证实了量子系统向经典行为的连续转变。 技术突破: 采用拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态。 实现单原子动量不确定度达10^{-29}\ kg·m/s10 −29 kg⋅m/s量级(与单光子动量相当)。 通过调节光镊囚禁势阱深度改变原子动量分辨率。 百年科学论战的终结 历史背景:1927年第五届索尔维会议上,爱因斯坦设计该思想实验挑战玻尔的互补性原理,试图证明可同时获取光子的路径(粒子性)和干涉条纹(波动性)。 验证意义: 证实海森堡极限下路径信息与干涉可见度的互补关系。 观测到\eta_D=\sqrt{1-\eta_V^2}η D = 1−η V 的理论关系(\eta_Dη D 为路径信息,\eta_Vη V 为干涉可见度)。 首次实现量子-经典连续转变的定量观测。 量子技术的里程碑 精密操控:发展了单原子运动基态制备(温度达50\ \mu K50 μK以下)、单原子-单光子纠缠等核心技术。 未来应用: 为大规模中性原子量子计算阵列奠定基础。 推动量子纠错编码技术发展。 揭示量子退相干机制的本质。
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袁岚峰9月前
祖冲之三号,确立了什么新标杆? 2025年3月3日有个大新闻,“祖冲之三号”量子计算机以封面论文的形式发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters),再次刷新量子优越性纪录。实际上,这论文的标题就是《用105量子比特的祖冲之三号处理器确立量子计算优越性的新标杆》(Establishing a New Benchmark in Quantum Computational Advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 Processor)。这个新闻是什么意思呢?#祖冲之三号 #量子计算 #量子计算机 #量子信息 #量子 首先,最容易理解的是,这是祖冲之系列的升级。我的同事和朋友、中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波教授等人在2021年5月发表了祖冲之号,2021年10月发表了祖冲之二号,现在升级到三号了。 然后,祖冲之系列是什么?它是超导量子计算机。 量子计算有多种技术路线,包括超导、光学、离子阱、冷原子等等。这就好比经典计算机可以用晶体管实现,也可以用电子管实现,甚至可以用算盘实现。超导、光学、离子阱、冷原子等等,就是实现量子计算的多种物理体系。不过跟经典计算机不同的是,量子计算机的技术路线还没有收敛。也就是说,我们还不清楚哪种物理体系最好,或者是否存在一个最好的物理体系。所以目前每条技术路线都有很多人在研究,而超导是其中相对比较主流的一种。 大家可能还听说过潘建伟团队的另一个系列量子计算机,九章、九章二号、九章三号,它们用的是光学。在光学路线上,九章三号是目前全世界最先进的。而在超导路线上,祖冲之三号是目前全世界最先进的。 然后,量子计算是什么?这个问题解释起来可就复杂了,至少需要一本书,例如我的《量子信息简话》。非常简单地解释一下,量子计算是一种跟现在的电子计算机完全不同的新的计算模式,它利用的是量子力学(quantum mechanics)的特性,如叠加、测量、纠缠。 经典计算机的基本操作单元是比特(bit),即一个体系有且只有两个状态。而量子计算机的基本操作单元是量子比特(qubit),即一个体系不仅有两个状态,而且可以处于这两个状态的任意叠加态。一个比特只有两个状态,一个量子比特却有无穷多个状态。因此,量子计算机有潜力做到经典计算机做不到的事。
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二维半导体MoS2中非线性圆极化光电流的起源 非线性光伏效应为超越肖克利—奎塞尔极限限制提供了可能,是凝聚态物理和材料科学研究前沿。基于降维可提升非线性光伏效率的基本设计原则,二维半导体材料,如二硫化钼MoS2,吸引了非线性光伏效应研究的广泛兴趣。虽然非线性光伏效应,特别是自旋极化的圆偏振非线性光电流,已在各种二维体系里面得到验证,但以前研究基本上都是简单直接地将其归为圆光伏效应,而忽视了圆光子拖曳效应的贡献。考虑到圆光子拖曳效应是一种更加普适、可出现在任何体系的现象,以前直接忽略其存在的做法是非常值得商榷的,需要深入系统探索以阐明非线性圆极化光电流的真正起源。最近中国科学院物理研究所研究团队对二维半导体MoS2进行了系统的研究,通过电场原位调控反演对称性破缺,阐明二维半导体MoS2中的圆偏振非线性光电流不需要空间反演对称性的破缺,并且具有中心反演对称的双层MoS2中的圆偏振非线性光电流是反演破缺单层的2倍以上。这极大地说明所观测的圆偏振非线性光电流的来源不可能是以前普遍认为的圆光伏效应(因为其只能在反演对称性破缺的条件下发生),而应该是被以前研究普遍忽视,而不依赖材料对称性破缺的圆光子拖曳效应。#物理 #科研进展 #中科院 #中科院物理所 #科学
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中国科学家突破光学成像极限 中国科学家突破光学成像极限:千米外辨清毫米级物体中国科学技术大学潘建伟团队近日在《物理评论快报》发表重磅研究成果,其研发的"主动光学强度干涉合成孔径技术"实现了在1.36公里距离上对毫米级物体的清晰成像。这项突破性技术相当于站在上海东方明珠塔顶,能清晰分辨外滩游客纽扣上的细微划痕,彻底改写了远距离光学成像的极限标准。突破百年光学桎梏传统光学成像受限于衍射极限原理,在千米距离上仅能获得厘米级分辨率,连汽车车牌都难以辨认。中国团队通过创新性地将多台设备组成电子阵列,使分辨率暴增14倍,成功突破这一困扰光学界百余年的物理极限。这种精度跃升堪比从看清整个足球场突然进化到能辨别草叶纹理,堪称光学成像领域的"维度跨越"。攻克大气湍流难题研究团队面临的首要挑战是大气湍流效应——空气密度和温度的微小变化会导致光线严重扭曲。即便使用顶级光学设备,千米级距离的成像也会因大气扰动变得模糊。该技术通过主动发射激光阵列,结合先进算法实时校正光路畸变,有效克服了这一世界性难题。这种主动探测机制使其具备穿透现有隐身伪装的能力,在军事侦察领域具有革命性意义。军民两用潜力巨大该技术的应用前景远超军事范畴:灾害救援:可精准监测山体毫米级位移,大幅提升地质灾害预警能力工业检测:能发现无人机焊缝瑕疵、导弹燃料管微裂纹等细微缺陷太空监测:搭载于低轨卫星可构建全天候监控网络,连太空垃圾表面锈斑都无所遁形引发国际学界震动论文发表后引发国际科学界强烈反响。德国马克斯·普朗克研究所专家评价:"中国团队用算法创新绕过了我们百年来追求的硬件突破。"日本光学界更称这是"降维打击式"的技术革命。这再次证明中国科学家敢于挑战经典物理框架的创新勇气。从量子通信到电磁弹射,从空间站建设到此次光学突破,中国科技正持续突破的不仅是技术天花板,更是人类认知的边界。这项成果不仅彰显了我国在前沿基础研究领域的实力,更展现出将理论突破转化为实用技术的强大能力,为全球光学发展开辟了新航道。超越美国!“千里眼”被中国实现了#大国重器 #毫米级高分辨成像技术 #千里眼 #中科大 #潘建伟 @抖音小助手@抖音创作灵感@抖音创作小助手
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