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項目成果/簡介:1）提出冷原子實現和探測相對論狄拉克粒子的理論,并預言可觀測相應的拓撲相變，被斯坦福、ETH和Nice大學的實驗觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內在定量聯系。3）是國際上最早研究冷原子幾何相位誘導規范勢的少數理論組之一，提出實現原子自旋霍爾效應理論，并被NIST實驗實現。冷原子相對論效應和誘導規范勢已逐步成為當前量子模擬的新熱點研究。4）提出了非絕熱和非常規幾何量子計算理論，解決了原絕熱理論不易在實際體系中實現的困難，已被7個獨立實驗驗證。發表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

1）提出冷原子實現和探測相對論狄拉克粒子的理論,并預言可觀測相應的拓撲相變，被斯坦福、ETH和Nice大學的實驗觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內在定量聯系。3）是國際上最早研究冷原子幾何相位誘導規范勢的少數理論組之一，提出實現原子自旋霍爾效應理論，并被NIST實驗實現。冷原子相對論效應和誘導規范勢已逐步成為當前量子模擬的新熱點研究。4）提出了非絕熱和非常規幾何量子計算理論，解決了原絕熱理論不易在實際體系中實現的困難，已被7個獨立實驗驗證。發表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

本方法以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的碳量子點。這種碳量子點的熒光量子產率能夠達到 30 %左右。制 備好的碳量子點,不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得 到熒光碳量子點薄膜。而且這種碳量子點毒性低，水溶性好，熒光量 子產率高，在細胞及活體成像方面表現出顯著優勢?？傊?，該制備方 法簡單易行，材料來源廣泛且廉價，產率大。所得的熒光碳量子點具 有熒光量子產率高、易成膜、低細胞毒性且耐光漂白等性質，已經作 為生物成像劑用于細胞的熒光共聚焦成像

要實現三維量子霍爾效應，就需要達到所謂的極端量子極限條件（Extreme Quantum Limit）。這個實驗條件要求異?？量?，如果選用常用的金屬銅塊作為研究對象，要施加超過3000特斯拉的磁場才能進入極端量子極限態，而這是當前的實驗條件無法提供的。因此，三維量子霍爾效應方向的研究一度處于幾乎停頓的狀態。 為了滿足這項苛刻的條件，張立源團隊巧妙地選用了高品質的五碲化鋯（ZrTe5）晶

以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的 碳量子點。這種碳量子點的熒光量子產率能夠達到 30 %左右。制備 好的碳量子點,不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得到 熒光碳量子點薄膜。

具有高科技含量的激光精細、精密加工技術是激光行業的科技發展目標之一。然而，目前在激光精細、精密加工業中仍沿用準分子激光器作紫外光源。準分子激光器輸出的光束大而方，聚焦后光束質量差；其設備龐大、成本高；最大缺點是使用有毒氣體作工作介質，不利于安全和環保。目前國內外都致力于用四倍頻方法研制緊湊型深紫外固體激光器，把這種紫外光源安裝到激光設備上，就可以方便地進行激光精密加工和標識。 例如，在對金、銀等金屬進行激光焊接時，由于其對1μm以上光束反射率極高，一般在98%以上，所以，目前市場上的

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北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”王劍威研究員和龔旗煌院士領導的課題組，與英國、丹麥、奧地利和澳大利亞的學者合作，實現了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態功能，為芯片上光量子信息處理和計算模擬的應用，奠定了堅實的基礎。相關研究成果于近日發表在國際頂級物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術，結合了量子物理、量子信息和集成光子學等前沿學科，通過半導體微納加工制造高性能且大規模集成的光量子器件，實現對光量子信息的高效處理、計算和傳輸等功能。其中，利用硅基平面光波導集成技術的光量子芯片具有諸多獨特優勢，包括集成度高、穩定性好、編程操控性優越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認為是一種實現光量子信息應用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學研究團隊與布里斯托爾大學、丹麥科技大學、奧地利科學院、赫瑞-瓦特大學和西澳大利亞大學科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術和應用方面取得了突破性進展。研究團隊發展了一種基于微環諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導的強四波混頻非線性效應，實現了光子全同性優于90%、無需濾波后處理的50%觸發效率的單光子對源，達到了對4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達到了92%。團隊實現了關鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測量和量子比特焊接操作，通過量子態層析實驗確認了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團隊在單一硅芯片上實現了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測量的全功能集成，進而實現了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對兩對糾纏光子中各一個光子進行貝爾投影操作，實現了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態傳輸和量子糾纏分布技術，實現了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態，達到了近90%的隱形傳態保真度。 團隊研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統實現方法小了約5-6個數量級，不僅達到了器件的微型化，同時具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統性能優越等特點，其中量子隱形傳態保真度優于已報道的其它物理實現方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調控技術，為片上量子物理基礎研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計算模擬的應用提供了重要基礎。