通過安徽省、中國科學(xué)院共同推薦2015年度國家科技獎

1、通過安徽省、中國科學(xué)院共同推薦2015年度國家科技獎項目公示材料項目所在學(xué)科評審組名稱物理項目名稱多光子糾纏干涉度量學(xué)推薦單位安徽省、中國科學(xué)院項目簡介通過對光子、原子等微觀粒子的精確操縱，量子物理原理提供了一種全新的方式對信息進行編碼、存儲、傳輸和邏輯操作，在確保通信安全和提升計算速度等方面能夠突破經(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸，使得量子信息科學(xué)成為上世紀(jì)九十年代以來國際上最活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。量子信息的物理研究和技術(shù)實現(xiàn)將人類利用量子力學(xué)認(rèn)識和改造世界的實踐帶到了一個新的歷史高度，并對國家信息安全和戰(zhàn)略性信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，已經(jīng)成為國際激烈競爭的焦點。多粒子糾纏的相干操縱是發(fā)展實用化量子信息技

2、術(shù)的必備條件。以本項目成員為代表的中國科學(xué)家在國際上引領(lǐng)和推動了多光子糾纏干涉量度學(xué)的發(fā)展，取得了廣域量子通信和光學(xué)量子信息處理等領(lǐng)域的系統(tǒng)性關(guān)鍵突破，并在此基礎(chǔ)上將量子保密通信技術(shù)帶入現(xiàn)實應(yīng)用，贏得國際學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可。主要成果包括：1、系統(tǒng)性地發(fā)展了多光子糾纏和干涉技術(shù)，并用于量子力學(xué)基礎(chǔ)檢驗。在國際上首次實驗制備和嚴(yán)格驗證具有多體純糾纏的多光子糾纏態(tài)。2004年，實現(xiàn)對五光子糾纏的操縱，為當(dāng)時世界上所有物理系統(tǒng)的最多糾纏粒子數(shù)目，首次達(dá)到量子糾錯必需的比特數(shù)目。在隨后的2007、2010和2012年，項目組三次打破并刷新自己的記錄，率先實現(xiàn)六光子糾纏、五光子十比特超糾纏和八光子糾纏，并保持

3、紀(jì)錄至今。2、利用多光子操縱率先實現(xiàn)量子信息處理關(guān)鍵技術(shù)和重要算法。首次實現(xiàn)終端開放量子隱形傳態(tài)、兩粒子復(fù)合態(tài)量子隱形傳態(tài)和量子遠(yuǎn)程克?。煌ㄟ^量子容失編碼和拓?fù)淞孔蛹m錯實驗，證明容錯量子計算的可行性；全面演示了量子信息領(lǐng)域的重要算法，包括獨立光子之間的邏輯門操作、大數(shù)分解算法、搜索算法、求解線性方程組量子算法和“任意子”分?jǐn)?shù)統(tǒng)計現(xiàn)象的量子模擬。3、全面發(fā)展了面向?qū)嵱没Ｃ芰孔油ㄐ诺墓饬孔觽鬏敺椒ǎ於藦V域量子通信的科學(xué)基礎(chǔ)。首次克服實用量子通信的兩大安全隱患，突破安全距離超百公里的光纖量子密鑰分發(fā)、全通型量子電話和規(guī)?；怯蛄孔泳W(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了量子通信在城市范圍內(nèi)的實用化；發(fā)展了國際上綜合性能最

4、好的量子存儲器，從理論上提出并實驗實現(xiàn)了可升級量子中繼基本單元，使得量子通信在城際之間的實用化成為可能；在國際上引領(lǐng)自由空間量子通信技術(shù)的發(fā)展，率先突破了遠(yuǎn)距離量子通信穿越大氣層等效厚度和克服高損耗星地通道的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了百公里量級的糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，為未來實現(xiàn)基于星地量子通信的全球化量子網(wǎng)絡(luò)奠定了科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。本項目8篇代表性論文被他引1116次，20篇主要論文被他引2148次。項目組成員應(yīng)邀為現(xiàn)代物理評論撰寫題為多光子糾纏和干涉度量學(xué)的長篇綜述，這是中國大陸科學(xué)家在該刊發(fā)表的第一篇實驗綜述論文。項目研究成果入選歐洲物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大進展”（2次）、美國物理學(xué)會評選的“

5、年度物理學(xué)重大事件”（3次）、自然雜志評選的“年度十大科技亮點”（1次）、兩院院士評選的“年度中國十大科技進展新聞”（7次）。項目主要成員獲得了國際量子通信獎、求是杰出科學(xué)家獎、何梁何利科學(xué)與技術(shù)成就獎等重要獎項。主要完成人情況表（不超過5人）姓名排名技術(shù)職稱工作單位完成單位對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻曾獲國家科技獎勵情況潘建偉1正高中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)對重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1、2、3 均有創(chuàng)造性貢獻，是代表性論文1-8 和主要論文9-19 的通訊作者或聯(lián)合通訊作者。作為學(xué)術(shù)帶頭人全面領(lǐng)導(dǎo)、參與了本項目全部研究工作并均有實質(zhì)性學(xué)術(shù)貢獻。占本人工作量的80%。無（待定）2（待定）3（待定）4（待定

6、）5代表性論文專著目錄（不超過8篇）序號論文專著名稱/刊名/ 作者年卷頁碼發(fā)表時間通訊作者第一作者國內(nèi)作者SCI他引次數(shù)他引總次數(shù)知識產(chǎn)權(quán)是否國內(nèi)所有1Experimental demonstration of five-photon entanglement and open-destination quantum teleportation/Nature/Z. Zhao, Y.-A. Chen, A.-N. Zhang, T. Yang, H. Briegel, and J. -W. Pan 2004年430卷54頁2004年7月1日潘建偉趙志趙志、 陳宇翱、張安寧、楊濤、 潘建偉3093

7、48是2Experimental entanglement of six photons in graph states/Nature Physics/C.-Y. Lu, X.-Q. Zhou, O. Guhne, W.-B. Gao, J. Zhang, Z.-S. Yuan, A. Goebel, T. Yang, and J.-W. Pan2007年3卷91頁2007年1月14日陸朝陽、潘建偉陸朝陽陸朝陽、周曉琪、高煒博、張瑾、 苑震生、楊濤、 潘建偉299310是3Observation of eight-photon entanglement/Nature Photonics/ X.

8、-C. Yao, T.-X. Wang, P. Xu, H. Lu, G.-S. Pan, X.-H. Bao, C.-Z. Peng, C.-Y. Lu, Y.-A. Chen and J.-W. Pan2012年6卷225頁2011年5月31日（arXiv）陸朝陽、潘建偉姚星燦姚星燦、王天雄、徐憑、 逯鶴、 潘閣生、包小輝、彭承志、陸朝陽、陳宇翱、潘建偉5457是4Experimental demonstration of topological error correction/Nature/ X.-C. Yao, T.-X. Wang, H.-Z. Chen, W.-B. Gao, A

9、. Fowler, R. Raussendorf, Z.-B. Chen, N.-L. Liu, C.-Y. Lu, Y.-J. Deng, Y.-A. Chen and J.-W. Pan2012年482卷489頁2009年5月11日（arXiv）陳宇翱、潘建偉姚星燦姚星燦、王天雄、陳昊澤、高煒博、陳增兵、劉乃樂、陸朝陽、鄧友金、陳宇翱、潘建偉3640是5Experimental free-space quantum teleportation/Nature Photonics/X. -M. Jin, J. -G. Ren, B. Yang, Z. -H. Yi, F. Zhou, X. -

10、F. Xu, S. -K. Wang, D. Yang, Y. -F. Hu, S. Jiang, T. Yang, K. Chen, C. -Z. Peng and J. -W. Pan2010年5卷376頁2010年5月1日彭承志、潘建偉金賢敏、任繼剛金賢敏、任繼剛、楊彬、易震環(huán)、周飛、徐曉帆、王少凱、楊冬、胡元峰、蔣碩、楊濤、陳凱、彭承志、潘建偉5658是6Experimental demonstration of a BDCZ quantum repeater node/Nature/Z.-S. Yuan, Y.-A. Chen, B. Zhao, S. Chen, J. Schmie

11、dmayer, and J.-W. Pan 2008年454卷1098頁2008年8月28日陳宇翱、潘建偉苑震生、陳宇翱苑震生、陳宇翱、趙博、 陳帥、 潘建偉117120是7Experimental free-space distribution of entangled photon pairs over 13 km: Towards satellite-based global quantum communication/Physical Review Letters/C.-Z. Peng, T. Yang, X.-H. Bao, J. Zhang, X.-M. Jin, F.-Y. Fe

12、ng, B. Yang, J. Yang, J. Yin, Q. Zhang, N. Li, B.-L. Tian, and J.-W. Pan2005年 94卷150501頁2005年4月22日潘建偉彭承志彭承志、楊濤、 包小輝、張軍、 金賢敏、馮發(fā)勇、楊兵、 楊劍、 印娟、 張強、 黎楠、 田保力、潘建偉8298是8Quantum teleportation and entanglement distribution over 100-kilometre free-space channels/Nature/ J. Yin, J.-G. Ren, H. Lu, Y. Cao, H.-L. Yong, Y.-P. Wu, C. Liu, S.-K. Liao, F. Zhou, Y. Jiang, X.-D. Cai, P. Xu, G.-S. Pan, J.-J. Jia, Y