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1、二、项目名称：基于量子信息技术的量子物理基本问题实验研究（一）申报奖种：自然科学奖（二）推荐单位意见该项目利用非线性晶体产生各种量子纠缠态，并利用线性光学元件进行纠缠态的各种操控和探测，进而利用所发展的量子纠缠技术进行量子物理中基本问题的实验研究，实验发现光的波粒叠加状态，挑战互补原理设定的传统界限，验证了纠缠辅助熵的不确定关系，并证实在待测粒子的“量子信息”事先被存储的情况下海森堡不确定关系能够被违背；实验实现开放量子系统环境调控，并首次观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象；首次实验发现量子关联可以不被环境所破坏并验证量子关
2、联演化过程中的突变现象，推翻了Lindblad关于量子关联的猜想。该项目在量子物理基本问题研究方面取得系列创新成果，得到学术界广泛认可和采用，并在学科最有影响刊物发表，对学科发展有重要推动作用。项目部分成果获得2014年度安徽省自然科学一等奖。项目推荐书及材料真实有效，对照国家自然科学奖授奖条件，同意推荐该项目为国家自然科学二等奖。（三）项目简介量子信息科学是二十世纪八十年代兴起的交叉学科，是量子力学应用到信息领域的产物，量子信息具有经典信息不可比拟的优势。量子纠缠是量子信息领域独有的资源，是量子信息优于经典信息的核心所在。近年来随着
3、量子信息技术的迅猛发展，反过来促进了人们对量子物理中基本问题的研究，其中一些基本问题，如EPR佯谬和不确定关系等，是近百年来量子物理学术界一直争论的焦点。本项目组从2006年起致力于发展量子信息技术并用于研究量子物理中的基本问题，至2012年已取得若干成果。主要科学发现如下：一、实验实现八光子纠缠态，多光子操控数目创造国际最高水平。研制出三明治型固态量子存储器并实现光子偏振态的固态量子存储，99.9%的保真度创造世界最高水平。三明治型设计已被国际著名研究组（如瑞士的Gisin组）所采用。实验解决了对任意量子纠缠在噪声信道中演化进行有效
4、刻画的难题。本发现点对量子纠缠网络具有重要意义。二、制备出光的波粒叠加状态，挑战玻尔互补原理设定的传统界限。实验验证纠缠辅助熵的不确定关系，并证实在待测粒子的“量子信息”事先被存储的情况下海7森堡不确定关系能够被违背。本发现点加深了人们对量子物理基本问题的理解。三、实验实现开放量子系统环境调控，并观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象。本发现点将有力地推动纠缠态调控、耗散式量子计算及量子计量学等方向的研究。四、实验发现量子关联可以不被环境所破坏并验证量子关联演化过程中的突变现象，同时实验推翻了Lindblad于1973年提出的每
5、个量子态的经典关联一定大于等于其量子关联的猜想。观测到量子纠缠的崩塌与复原现象。本发现点将极大地推动量子纠缠与量子关联的物理学研究。本项目自2006年1月1日至2012年9月30日共发表SCI论文82篇。其中8篇代表论文包括Nature子刊5篇，PhysicalReviewLetters3篇，代表论文共被SCI他引474次。“观察到光的波粒叠加状态”成果被选为NaturePhotonics封面故事文章并被NaturePhotonics,NaturePhysics,NatureCHINA,Newscientist等世界著名科学杂志媒体广
6、泛报道。“实验实现纠缠辅助熵的不确定关系”成果被NatureCHINA网站亮点报道。“观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象”成果被NaturePhysics的NewsandViews栏目专门报道。20篇主要论文共被SCI他引673次。本项目组的两篇代表性论文“观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象”和“实验发现量子关联可以不被环境所破坏”入选ESIHotPapers。（四）客观评价一、客观评价要点1）项目组8篇代表论文被SCI他引474次,单篇最高他引188次。20篇主要论文共被SCI他引673次。他引中包括Review
7、ofModernPhysics1次，PNAS2次，Nature子刊14次，PRL41次。代表论文3和4入选ESIHotPapers。2）引用作者中包括许多国内外专家。国外专家来自50多个国家和地区的重要量子信息研究机构，如MIT,HarvardUniv,UnivBristol,CALTECH,GriffithUniv,UnivOxford,MaxPlanckInstSciLight,UnivVienna,UnivFreiburg,UnivMunich,UnivInnsbruck, UnivCambridge,UnivIllinois,
8、UnivMilan,UnivGlasgow,UnivQueensland等，包括著名专家Zeilinger，Gisin，Blatt，Kwiat，Hofmann,Paris,Guhne,Weinfurter,O’Brien
