量子調(diào)控與量子信息重點專項2018項目申報1關(guān)聯(lián)電子

1、量子調(diào)控與量子信息”重點專項2018 年度項目申報指南1、關(guān)聯(lián)電子體系1.1 拓?fù)涑瑢?dǎo)等關(guān)聯(lián)體系的量子態(tài) 研究內(nèi)容：拓?fù)涑瑢?dǎo)等新型關(guān)聯(lián)體系的新奇量子態(tài)與相 變，及量子態(tài)的多場調(diào)控?？己酥笜?biāo)：發(fā)現(xiàn)一種新的拓?fù)涑瑢?dǎo)材料；利用界面工程 構(gòu)筑二維拓?fù)涑瑢?dǎo)等新型關(guān)聯(lián)體系；建立極端條件下硬點接 觸和柵極調(diào)控等實驗技術(shù)，在非超導(dǎo)的關(guān)聯(lián)體系中調(diào)制出拓 撲超導(dǎo)等非常規(guī)超導(dǎo)特性；揭示拓?fù)涑瑢?dǎo)、高溫超導(dǎo)等關(guān)聯(lián) 體系的新奇的量子相變特性，如量子 Griffith 奇異性；構(gòu)筑 小量子極限的高質(zhì)量拓?fù)潢P(guān)聯(lián)體系，揭示離散標(biāo)度不變性、 對數(shù)量子振蕩等新奇量子有序態(tài)與量子規(guī)律。1.2 綜合極端條件下的新型關(guān)聯(lián)電子體系研究內(nèi)容

2、：綜合極端條件下新型關(guān)聯(lián)電子材料體系的制備，奇異的量子演生現(xiàn)象和物性的多場調(diào)控?？己酥笜?biāo)：揭示綜合極端條件導(dǎo)致的新奇量子演生現(xiàn) 象；建立綜合極端條件下的新材料制備和表征技術(shù)，在 10 GPa下合成出大于10立方毫米的大體積單晶， 以及在大于1 立方毫米的空間范圍實現(xiàn) 15 GPa靜水壓下的綜合物性調(diào)控； 構(gòu)筑面向應(yīng)用的磁 - 電耦合新材料體系； 制備新型的高軌道關(guān) 聯(lián)電子體系， 闡明由強自旋 -軌道耦合造成的新奇量子效應(yīng)和 調(diào)控規(guī)律，建立系統(tǒng)的構(gòu)效關(guān)系。2、小量子體系2.1 新型二維量子功能材料和器件研究內(nèi)容： 二維原子晶體等原子 /分子尺度新型量子功能 材料的設(shè)計、可控生長、表征和功能調(diào)控，

3、及原型量子器件 的構(gòu)建?？己酥笜?biāo)：建立量子材料構(gòu)效關(guān)系新理論，設(shè)計數(shù)種具 有新奇特性的二維原子晶體材料；建立高精度顯微結(jié)構(gòu)表征 技術(shù)及局域譜學(xué)物性測量技術(shù)，實現(xiàn)毫電子伏能量分辨率上對量子材料的化學(xué)鍵合、電子結(jié)構(gòu)、自旋、磁相互作用等的 實驗測量；構(gòu)筑基于新型量子材料的原型量子器件。2.2 高壓下的多尺度小量子復(fù)合體系研究內(nèi)容： 多尺度小量子復(fù)合體系的壓致新結(jié)構(gòu)、 相變、 量子效應(yīng)，及量子限域體系界面的高壓調(diào)控?？己酥笜?biāo)：建立百萬大氣壓以上磁化率和低溫紅外高壓 原位調(diào)控技術(shù)，及 15 萬大氣壓、 2000 攝氏度以上厘米級大 腔體的制備技術(shù)；闡明高壓下的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，揭示壓致相 變、壓致量子新效應(yīng)

4、及其機制；獲得高壓下轉(zhuǎn)變溫度超過百 K 的超導(dǎo)材料，韌性接近金屬、硬度與單晶金剛石相比擬的 厘米級納米結(jié)構(gòu)超硬塊材；實現(xiàn)納米尺度小量子復(fù)合體系的 致密化、塊材化，構(gòu)筑寬溫區(qū)和高性能熱電原型器件。2.3 分子體系磁性量子材料及器件 研究內(nèi)容：分子和離子體系磁性量子材料及器件的可控 制備，量子態(tài)和性能調(diào)控?？己酥笜?biāo)：建立新型分子體系磁性量子材料的可控制備和調(diào)控技術(shù)，揭示材料結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系和調(diào)控機理；獲得 二種以上新型分子體系磁性材料和磁結(jié)構(gòu)；闡明離子、分子 及分子聚集體系自旋效應(yīng)，建立相應(yīng)的表征技術(shù)和評價方 法；構(gòu)筑高密度、低能耗磁分子自旋電子存儲器件。2.4 量子結(jié)構(gòu)及量子效應(yīng)器件研究內(nèi)容：量

5、子結(jié)構(gòu)和量子材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的輸運特 性，以及基于量子效應(yīng)的功能器件?？己酥笜?biāo)：揭示量子結(jié)構(gòu)和量子材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的新 量子態(tài)，載流子及自旋輸運特性；建立量子結(jié)構(gòu)和量子材料 中新量子態(tài)和輸運特性的表征技術(shù)，以及多場調(diào)控技術(shù)；制 備出具有新奇量子效應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)和新材料；構(gòu)筑具有新量 子效應(yīng)的原型器件，并實現(xiàn)新型器件的功能演示。3、人工帶隙體系3.1 基于人工微結(jié)構(gòu)的中紅外光電耦合研究內(nèi)容：表面等離激元結(jié)構(gòu)和超構(gòu)材料等人工微結(jié)構(gòu)對中紅外光電耦合的調(diào)控機理，及集成的高靈敏中紅外探測 器的研制?？己酥笜?biāo)：闡明人工微結(jié)構(gòu)對中紅外光電耦合的調(diào)控、光電轉(zhuǎn)換增強與背景噪聲抑制機理；構(gòu)筑人工微結(jié)構(gòu)與中紅外半導(dǎo)體

6、材料的集成結(jié)構(gòu)；獲得高品質(zhì)中紅外雪崩單光子探 測材料，其暗電流比傳統(tǒng)材料低一個量級(< 50'A/cm2)、雪崩增益提高一個量級(增益> 100;實現(xiàn)人工微結(jié)構(gòu)集成的中紅外雪崩探測原型器件及焦平面陣列(芯片規(guī)模> 64 X 643.2新型超快光場的相干調(diào)控研究內(nèi)容：光子與微納結(jié)構(gòu)量子態(tài)的耦合效應(yīng)，及新型超快光場的相干調(diào)控?？己酥笜?biāo)：揭示超快光場與微納結(jié)構(gòu)量子態(tài)耦合新效應(yīng)；建立超快相干光場的兆赫茲高速調(diào)制技術(shù)，及從紫外到 近紅外寬波段、百兆赫茲的超快光場相干調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)對 電子量子態(tài)的相干調(diào)控；揭示電子態(tài)在阿秒時間和亞?？臻g分辨上的時空演化過程，并實現(xiàn)成像；實現(xiàn)基于微

7、腔中激子玻色 -愛因斯坦凝聚態(tài)的極低閾值電泵浦激射。4、量子通信4.1 基于相位編碼和硅基工藝的城域量子保密通信關(guān)鍵 技術(shù)研究研究內(nèi)容：基于相位編碼高速、高成碼率、適應(yīng)強干擾 的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)，以及基于硅基工藝的量子 密鑰分發(fā)集成化系統(tǒng)研究?？己酥笜?biāo)：基于相位編碼的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)工作頻率> 2.5GHz成碼率> 2Mbps（ 50km標(biāo)準(zhǔn)通信光纖），系統(tǒng)誤碼 變化量< 2%（信道隨機擾動 1Hz100Hz ）,執(zhí)行密鑰分發(fā)的 時間占空比不低于 90%;免誤碼監(jiān)測系統(tǒng)工作頻率> 2GHz誤碼15% （50km標(biāo)準(zhǔn)通信光纖）時仍能生成安全密鑰；研 制可支持動態(tài)

8、功能配置、高速單元結(jié)構(gòu)切換的硅基片上系統(tǒng)，實現(xiàn)> 1.25GHz QKD系統(tǒng)的誘騙態(tài)調(diào)制、編碼調(diào)制、窄 線寬濾波功能，調(diào)制深度 > 20dB1550nm調(diào)制解調(diào)引起的固有誤碼 2%濾波帶寬 5GHz3dB5、量子計算與模擬、量子精密測量5.1 異核量子簡并混合氣體多體效應(yīng)研究 研究內(nèi)容：在異核量子簡并混合氣體中制備并研究玻色-費米雙超流、 超固體等新奇量子物態(tài)及極化子、 近藤效應(yīng)等 雜質(zhì)多體效應(yīng)?？己酥笜?biāo)： 實現(xiàn)玻色 -費米雙超流中量子渦旋晶格的原位 觀測，探測量子渦旋的非平衡動力學(xué)行為；制備堿金屬與鑭 系磁性金屬的量子簡并混合氣， 觀測 Feshbach 譜中的量子混 沌現(xiàn)象，實現(xiàn)超固體、電荷密度波等奇異量子相；在玻色 費米簡并混合氣中實現(xiàn)強相互作用的玻色極化子，探測其準(zhǔn) 粒子的性質(zhì)和 Efimov 束縛態(tài)對極化子的影響；在異核量子 簡并混合氣中，實現(xiàn)近藤效應(yīng)和近藤晶格，觀測量子臨界點 行為和模擬重費米氣等多體量子效應(yīng)。5.2 基于金剛石色心的量子相干控制及應(yīng)用研究內(nèi)容：基于金剛石色心自旋的量子調(diào)控及其在量子 計算與量子精密測量中的應(yīng)用?？己酥笜?biāo)： 實現(xiàn)金剛石色心體系 8-16 個量子比特的相干操控和量子糾纏，量子比特相干存貯時間秒，量子糾纏存貯時間 100毫秒，普適量子邏輯門保真度 99.9%單