中科大首次實現零磁場核磁共振的普適量子控制

2020-12-06 中安在線網站

　　記者6月21日從中科大獲悉，該校杜江峰院士團隊彭新華教授課題組與德國亥姆霍茲研究所、加拿大滑鐵盧大學合作，首次實現零磁場核自旋體系的普適量子控制，並發展了用於評估量子控制和量子態的方法，這一成果有望推動零磁場核磁共振在生物、醫學、化學及基礎物理領域中的應用。成果發表在最新一期著名學術期刊《科學進展》上。

　　零磁場核磁共振是一個正在快速發展的新領域，它具有許多突出的優勢，例如消除了傳統核磁共振對超導磁體的依賴性、高解析度譜學、豐富的自旋動力學等。然而，零磁場核磁共振面臨多方面的困難。比如，在零磁場下，傳統核磁共振的感應探測方法完全失效，探測零磁場核磁共振信號非常困難；無法使用選擇性脈衝進行操控等。

　　在實驗中，中科大課題組採用極其靈敏的原子磁力計作為探測器，來測量零磁場下極其微弱的核磁共振信號。他們將探測器與樣品放置於小於0.1納特斯拉磁場的屏蔽桶內，此時樣品產生的微小磁場信號也能夠被原子磁力計捕獲到，可實現在零磁場下對核自旋體系的精密測量。該實驗結果超過傳統核磁共振的譜線解析度，展示了利用零磁場核磁共振實現的高解析度譜學。

　　課題組利用精心設計的組合脈衝實現原子核自旋的單比特門和多比特門，首次實現零磁場核磁共振的普適量子控制，同時發展了評估量子控制保真度的方法，對量子控制的質量進行了評估，操控保真度高達99%。基於該工作發展的量子控制技術，可以實現對不同自旋之間相互作用的選擇性測量，而選擇出的反對稱性自旋相互作用可以用於檢驗分子的宇稱不守恆規律。（記者 桂運安）

相關焦點

  • 首次在零磁場下實現了量子反常霍爾絕緣體的陳數調控
    打開APP 首次在零磁場下實現了量子反常霍爾絕緣體的陳數調控 知社學術圈 發表於 2021-01-15 09:37:45 量子反常霍爾效應是一種無需外加磁場的量子霍爾效應
  • 首次在零磁場下實現量子反常霍爾絕緣體中的陳數調控
    它不僅可以用來構建多種新奇的拓撲量子物態，也是量子霍爾效應在電子學器件中實際應用的關鍵。量子反常霍爾效應在零磁場下具有無耗散的手性導電邊緣態和精確的量子電阻，更有利於實現低能耗電子器件，在物質科學、精密測量和電子器件領域中具有非常廣闊的應用前景。量子反常霍爾效應由美國物理學家F. D. M. Haldane (2016年諾貝爾物理學獎獲得者）於1988年從理論上預言。
  • Nature：首次在零磁場實現量子反常霍爾絕緣體中的陳數調控
    2013年Cui-Zu Chang 等在鉻（Cr）摻雜的拓撲絕緣體薄膜中首次從實驗上觀測到了陳數為1的量子反常霍爾效應（Science 340,167-170 (2013) ）。截止目前，量子反常霍爾效應已在磁性摻雜的拓撲絕緣體（Cr 或V 摻雜的(Bi,Sb)2Te3）外延薄膜、機械剝離的本徵磁性拓撲絕緣體（MnBi2Te4）薄片和魔角石墨烯中實現。
  • Nature重磅:首次在零磁場下實現量子反常霍爾絕緣體中的陳數調控
    量子反常霍爾效應是一種無需外加磁場的量子霍爾效應，是微觀尺度下電子的量子行為在宏觀世界裡精確而完美的體現。它不僅可以用來構建多種新奇的拓撲量子物態，也是量子霍爾效應在電子學器件中實際應用的關鍵。量子反常霍爾效應在零磁場下具有無耗散的手性導電邊緣態和精確的量子電阻，更有利於實現低能耗電子器件，在物質科學、精密測量和電子器件領域中具有非常廣闊的應用前景。
  • 中科大首次實現量子晶片新型編碼 量子相干性提高10倍
    「量子晶片」是未來量子計算機的「大腦」。 據新華社3月2日報導，記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭國平教授研究組近期在量子晶片開發領域取得一項重要進展，他們首次在砷化鎵半導體量子晶片中實現了量子相干特性好、操控速度快、可控性強的電控新型編碼量子比特。國際學術期刊《物理評論快報》日前發表了該成果。
  • 清華大學NMRCloudQ團隊:我們的國際首個核磁共振量子計算雲平臺...
    10月11日，量子計算雲平臺「中國版」正式啟動，清華大學、阿里巴巴-中科大、本源量子-中科大在同一天發布了量子云平臺。 量子信息革命正加速到來，2016年，IBM就向公眾開放了基於雲的量子計算平臺，用戶登錄後能使用一臺5量子比特的量子計算機進行算法或實驗模擬；今年3月，IBM又宣布計劃建立業界首個商用通用量子計算平臺IBM Q。
  • 中科大潘建偉宣布已實現100萬倍谷歌量子優越性
    這一次潘建偉「官宣」了自己研究團隊在上周取得的最新研究成果，實現了光量子計算性能超過2019年10月谷歌53比特量子計算機的100萬倍，中國有望奪取「量子霸權」，在量子研究領域成為全球標杆。此前8月，潘建偉團隊成員朱曉波教授也在中科大上海研究院舉辦的「墨子沙龍」上表示，中科大團隊年內即將實現60比特超導量子計算，將超越谷歌實現的53比特量子計算水平，並公布了未來十年研發目標即製備一百萬比特保真度99.8%的量子計算機。
  • 中科大潘建偉宣布已實現100萬倍谷歌量子優越性
    這一次潘建偉「官宣」了自己研究團隊在上周取得的最新研究成果，實現了光量子計算性能超過2019年10月谷歌53比特量子計算機的100萬倍，中國有望奪取「量子霸權」，在量子研究領域成為全球標杆。「墨子沙龍」上表示，中科大團隊年內即將實現60比特量子計算，將超越谷歌實現的53比特量子計算水平，並公布了未來十年研發目標即製備一百萬比特保真度99.8%的量子計算機。
  • 中科大團隊實現量子計算的時間最優控制 Phys. Rev. Lett. 論文推薦
    撰文 Michael Schirber編譯 彭曉晗審校 金莊維中科大杜江峰團隊的最新研究實現了兩位量子邏輯門的時間最優控制
  • 他曾是中科大最年輕教授,現全職回國與姚期智合作量子信息
    如今，段路明做出全職回國工作的決定，與圖靈獎得主姚期智創建清華大學量子信息中心息息相關。昔日中科大的學術新星，輾轉近20年後全職回國，能否迅速提升清華量子信息中心的實力和水平，與中科大在這一領域分輝？中科大破格晉升的最年輕教授段路明1972年出生於安徽桐城市，1990年畢業於桐城中學，因化學競賽成績優異被保送到中科大，師從時任中科大量子通信與量子計算開放實驗室主任郭光燦。1998年，段路明因在讀博期間就在《物理評論快報》發表2篇論文，提前一年畢業，留校任教。
  • 中國科大建成新型光學量子行走實驗系統,可實現普適量子計算
    來源:光明日報中國科學技術大學郭光燦院士團隊提出基於時間復用的新型量子行走方案，建成了50步的光學量子行走實驗系統，並基於該系統首次直接測量具有手徵對稱性的量子行走中的體拓撲不變量。該成果6月26日發表在《物理評論快報》上。
  • 中國科大實現時間最優量子控制
    中新網合肥10月24日電 (記者 吳蘭)記者24日從中國科大獲悉，該校科研人員在量子控制研究領域取得重要進展，實現時間最優量子控制。　　該成果由中國科大杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室的榮星和耿建培等在固態自旋體系中實現時間最優量子控制。研究成果發表在國際物理學權威學術期刊《物理評論快報》上，美國物理學會網站PhysicsSynopsis欄目將該成果作為亮點報導。　　量子控制是現代量子科學的基礎，在量子計算、量子精密測量等領域具有重要意義。
  • 潘建偉等在國際上首次實現量子分解算法
    日前，中國科技大學教授潘建偉和他的同事楊濤、陸朝陽等，與英國牛津大學的研究人員合作，在國際上首次利用光量子計算機實現了Shor量子分解算法，研究成果發表在近日出版的美國權威物理學期刊《物理評論快報》上，標誌著我國光學量子計算研究達到了國際領先水平。
  • 中科大潘建偉項目組實現量子瞬間傳輸技術重大突破
    中科大網站介紹說，1997年，國際上首次報導了單一自由度量子隱形傳態的實驗驗證，該工作隨後與倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論、沃森和克裡克發現DNA雙螺旋結構等影響世界的重大科技成果一起入選了《自然》雜誌「百年物理學
  • 中科大首次實現18個光量子比特的糾纏 量子計算時代更近了
    5光量子比特糾纏、6光量子比特糾纏、8光量子比特糾纏、10光量子比特糾纏，18光量子比特糾纏…… 　　在位於中國科技大學東區理化大樓中編號為「01003」的實驗室內，密布著錯綜複雜的管線及各類光學和電子設備，中科大教授潘建偉和他的團隊在這裡不斷攻關，刷新著光量子比特糾纏數目的世界紀錄。
  • 中科大高維量子通信進展:實現高效高維量子隱形傳態
    中科大高維量子通信進展：實現高效高維量子隱形傳態2020-12-21 19:58出處/作者：C114通信網整合編輯：佚名責任編輯：zhaoyongyu1 　　高效高維量子隱形傳態的實現為構建高效高維量子網絡打下堅實的基礎。
  • 中科大潘建偉團隊：今年預計實現60比特量子計算機，壓谷歌一頭
    8月25日，在墨子沙龍上，中國科學技術大學上海研究院教授、潘建偉團隊超導量子計算負責人朱曉波透露了中科大研發量子計算機的時間表。在他來看，近年來比較實打實的突破，也代表著目前超導量子計算的國際頂尖水準的成果，就是谷歌53量子比特、保真度99.4%的超導量子系統。朱曉波透露，中科大團隊即將實現的60比特量子計算機，正是對標這一成績，且要讓處理器在解決同一問題時將難度提高三倍。
  • 首次!中國科學家實現直接的反事實量子通訊
    在不用傳輸任何粒子的情況下，中科大研究團隊實現了信息傳遞－反事實量子通訊。近幾年來，量子隱形傳態等量子通信技術不斷刷新人們對於奇妙量子世界的認知。然而，在量子通訊領域，最為奇妙而且最為有趣的形式還遠不止這些，在這些奇妙的量子通訊方式中，有一種稱為反事實量子通訊的絕對可以顛覆你的認知。
  • 中科大首次實現天文尺度的量子幹涉
    這是一個裡程碑式的實驗，第一次探索了來自星光的量子現象。9月3日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉院士團隊與國內外科學家合作，在國際上首次實驗觀察到量子點單光子和太陽光之間的雙光子幹涉、量子糾纏以及非定域性。
  • 中科大實現高效的高維量子隱形傳態
    【中科大實現高效的高維量子隱形傳態】從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子幹涉可見度在45小時內保持在98%，高維量子隱形傳態保真度達59.6%，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。