该研究团队提出了一种高效协议，可在中性原子阵列中实现多量子比特门。这些原子将量子比特编码在电子基态的长寿命超精细子能级中。为实现量子门操作，研究人员采用全局激光脉冲将原子激发到具有强阻塞相互作用的里德堡态，这种相互作用能抑制呈星型图构型排列的邻近原子被同时激发。里德堡激发的数量（进而决定最终态的奇偶性）取决于多量子比特的输入态。当改变相互作用符号并用相…

大规模量子计算机具备有效解决经典计算机难以应对的实际问题的能力。构建此类量子计算机的主要挑战在于实现远程量子比特与纠缠态的可扩展模块化方案。通过将小型专用组件组装成更大规模的架构，这种模块化方法能有效降低系统复杂性与不确定性。此类分布式架构需要实现远程量子比特间的非局域量子门操作，而实现该操作的核心方法——量子门隐形传态——仅需局域操作、经典通信和共享…

该研究团队分析了诱骗态量子密钥分发（QDQKD）在实际应用中因激光损伤攻击（LDA）与无歧义态分辨（USD）结合而产生的安全漏洞。虽然诱骗态量子密钥分发技术通过精确估计单光子占比来防范光子数分离与光束分离攻击，但其依赖于稳定衰减机制来制备固定平均光子数的脉冲。窃听者（Eve）可利用LDA对发送方Alice端的光学元件实施不可逆篡改，使平均光子数突破诱骗…

将量子传感与量子计算相结合，可以开发出量子计算传感器，这种传感器能比传统方法更高效地从物理信号中提取任务特定信息。早期量子计算传感（QCS）的研究主要集中于仅包含单次传感操作后即进行测量的方案——唯一的例外是近期将格罗弗算法应用于信号检测的工作。本论文从理论和数值模拟两方面，展示了两种量子算法——量子信号处理与量子神经网络——在传感领域各类二元及多元机…

光学量子存储器是实现量子网络全部潜力的核心组件。其中，稀土掺杂晶体存储器因其多模式大容量存储特性脱颖而出。为充分发挥时域多模式存储能力，关键在于同时实现大存储带宽与长光学存储时间。该研究团队在Yb:YSO晶体中展示了原子频率梳光学存储器，其存储带宽达250MHz，最长存储时间达125微秒。短期存储效率达20%，125微秒时仍保持5%的效率。这些成果得益…

该研究团队提出了一种利用里德伯原子探测波状暗物质（DM）的新方案。近期里德伯原子囚禁与操控技术的突破使得光学镊子阵列中的里德伯原子可用于暗物质探测。研究人员展示了一种创新而简洁的实验方案，通过监测囚禁里德伯原子因暗物质诱导电场产生的激发态来搜寻暗物质信号。借助外加磁场下的塞曼效应和抗磁位移效应，该方案能实现暗物质质量的扫描探测。以暗光子暗物质为例，该工…

魔法态蒸馏技术通过制备高保真度的魔法态来实现非克利福德门操作，从而支持通用的容错量子计算，但这种方法会带来显著的逻辑层面时空资源开销。该研究团队提出了一种面向偏噪量子比特的低成本魔法态蒸馏方案，利用噪声偏置特性，仅需53个量子比特和5.5轮纠错操作即可在相位翻转噪声率0.1%、噪声偏置系数η≳5×10⁶条件下制备出逻辑错误率低至3×10⁻⁷的魔法态。相…

约瑟夫森参量放大器（JPAs）是量子信息处理的关键组件，因其能以接近量子极限的噪声性能放大微弱量子信号。这对于量子比特读出、量子传感和量子通信等应用至关重要，这些领域对信号保真度和相干性保存有着严苛要求。与传统射频系统中使用的CMOS和HEMT放大器不同，JPAs专门针对毫开级（mK）低温环境优化。CMOS放大器集成度虽高，但在超低温环境下因高噪声而性…

金刚石晶体中的替位氮原子（P1中心）具有双重性：它们既是构建氮空位（NV）中心的原材料——这种中心已被广泛用作纳米级量子传感器；又因其电子自旋会产生顺磁噪声，会通过缩短相干时间来降低NV中心的性能表现。因此，准确量化氮浓度对于优化金刚石基量子器件至关重要。然而，基于光学吸收或电子顺磁共振的体相表征方法往往忽略氮含量的局部差异。 该研究团队使用氦离子显微…

量子存储器是实现量子计算、量子网络和量子计量的核心组件。此前，研究人员通过双离子物种方案实现了单量子比特存储器，其中冷却离子为不同物种的记忆离子提供协同冷却，使相干时间达到约一小时。然而，室温离子阱中离子间的频繁随机位置跳变限制了该技术仅适用于单量子比特存储。本工作报道了一种基于双类型方案的低温离子阱多离子量子存储器，在解码无子空间（即双离子纠缠态）中…