量子快报 | 中国科学技术大学教授团队：单体量子系统中的量子互文性

单体量子系统中的量子互文性

量子互文性是量子力学的一个奇特性质，也是实现通用量子计算的重要资源。它是指一个物理量在量子测量下的结果依赖于测量进行的方式，而不仅仅是被测量的物理量本身。量子互文性使得量子力学与任何非互文性的隐变量理论都不相容，并且量子互文性与量子非定域性具有紧密联系。贝尔不等式的违背值可以表征非定域性的大小，研究表明贝尔不等式的违背值可以随量子比特数指数增加。然而，尽管在单体高维量子系统中可以构造出比多体系统中更丰富的测量，如何在其中获得超越非定域性关联强度的互文性却一直是悬而未决的问题。

近日，中国科学技术大学郭光灿院士、李传锋教授团队与南开大学陈景灵教授团队合作，实验研究了单体高维量子系统中对应于多体非定域性的量子关联，从而观测到迄今为止单体量子系统中***强的量子互文性。研究组发展空间光调制技术，在一个基于光子空间模式编码的7维量子系统中实现了高保真度的量子态制备和测量，从而在保证前后测量之间无扰动的基础上，观测到对于从三体Mermin-Ardehali-Belinskii-Klyshko不等式转化得到的非互文性不等式超过68个标准差的违背，并且量子违背值与经典极限的比值达到0.274，创下了单体系统互文性实验中该比值的***纪录。

近日，南京大学王锐副教授、杜灵杰教授、王伯根教授团队与北京大学杜瑞瑞教授教授团队合作，在理论上提出关联激子由于阻挫效应导致强量子涨落所产生的玻色子拓扑序的新机制；实验上在电子-空穴浓度不平衡的InAs/GaSb量子阱中观察到通过激子形成的时间反演对称破缺的新型拓扑态。该工作从理论和实验两方面揭示了一种新型的玻色子分数量子霍尔态，丰富了传统的激子凝聚相图，首次揭示了激子系统中的玻色子拓扑序，开辟了关联玻色子系统中拓扑物态研究的新方向。

首次实现：超导量子芯片上黑洞霍金辐射和弯曲时空的量子模拟

黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一类特殊天体。近年来，人们借由间接方式确认了宇宙中黑洞的广泛存在。霍金指出，在考虑量子效应后，由于真空的量子涨落，黑洞还会产生量子辐射。相应的辐射温度被称为“霍金温度”。一个太阳质量黑洞，它的霍金温度只有10^-8 K的量级，这个温度远远低于宇宙微波背景辐射的温度(约3K)。因此从目前的技术来看，观测真实引力系统产生的微弱量子效应在技术上仍显得遥不可及。

近日，北京量子信息科学研究院/中科院物理研究所范桁研究员、许凯副研究员团队，实验团队利用具有10个量子比特与9个耦合器构成的一维阵列超导量子芯片，通过***控制耦合器使比特之间的等效耦合强度按照从负到正分布实现了1+1维的弯曲时空背景，并观测了准粒子在弯曲时空背景下的传播行为。结果表明，在类比黑洞内部的准粒子总是有一定概率通过视界辐射出去，其辐射概率满足霍金辐射谱。该项工作是在可调耦合超导量子芯片上首次实现了晶格模型的类比黑洞模拟，观测了类比的霍金辐射及相关纠缠动力学。

半导体异质界面"对称性破缺"诱导实现贝里曲率偶极矩

贝里曲率是量子力学中描述电子波函数几何结构和拓扑性质的基本概念，在凝聚态物理、拓扑物理和量子信息等领域都具有深刻的物理内涵和广泛的应用。目前为止，为数不多的贝里曲率偶极矩的理论预言或者实验验证，均在确定的单一晶体材料和确定的能带结构中获得，严格要求晶体材料满足特定的对称性。然而现实情况却是，此类具有贝里曲率偶极矩的低对称性材料体系在自然界中少之又少，这极大限制了人们对贝里曲率偶极矩的研究及对相关非线性物理现象的探索。

近日，南京大学袁洪涛教授课题组与合作者创新性地提出一种在半导体异质界面结构中通过晶格对称性破缺来产生贝里曲率偶极矩的普适方法。通过不同晶格对称性的范德华单原子层材料堆垛形成WSe₂/SiP异质界面，打破WSe₂材料的旋转对称性，实现界面晶体结构对称性破缺和能带结构的人工修饰，在垂直于异质界面镜面的方向上观察到具有谷自旋极化的圆偏振自旋光电流现象，并且发现异质界面的圆偏振自旋光电流的幅值可以通过栅极电压进行调控。该项工作展示了一种利用异质界面的晶格对称性破缺、在能带中实现贝里曲率偶极矩的全新的学术思想，为探索贝里曲率偶极矩相关的非线性物理和拓扑光电子自旋器件奠定基础。

英国量子计算中心宣布投资3000万英镑开发量子计算试验台

近日，英国***量子计算中心（NQCC）昨日对外公开表示，其正在投资3000万英镑以在英国建设一个量子计算原型机测试平台，该测试平台将支持英国大学和企业在量子技术领域的研究发展。英国科学部部长认为这个项目计划对于推动该国量子计算产业的发展具有重要意义。

9300万美元，丹麦实施***量子技术发展战略

近日，丹麦政府公布将实施其***量子技术发展战略，以此表明***对量子技术在医疗保健、绿色转型和网络安全等关键领域发展的支持。丹麦政府计划在量子研究和创新方面投入10亿克朗（约合9360万美元），以推动丹麦的量子研究向前发展，为丹麦量子技术的开发和应用建立框架。***量子技术战略的主要目标是促进丹麦的量子研究，以确保其继续在全球处于领先地位。

奥地利：SFB BeyondC量子信息发展计划进入第二资助期

近日，作为奥地利的一项特殊量子研究计划，超越经典能力的量子信息系统研发计划SFB BeyondC项目已经完成了***阶段的资助。该阶段确定了奥地利量子信息系统应用方法，实现了超越经典计算能力。主导该计划的维也纳大学和因斯布鲁克大学教授讨论了该联盟的第二个资助期，即如何继续发展SFB BeyondC项目，进一步探索超越经典功能的量子信息系统的应用和方法。

IBM公司：已跨过“量子效用”门槛

近日，IBM在《自然》杂志上发表论文，称量子计算技术已经迎来重大突破，解决了领先超级计算机无法以近似方法解决的复杂问题。这一成就有望帮助跨学科学者以量子计算系统为“武器”，逐步攻克化学、材料科学、AI等领域的难题。当然，IBM的探索同样充满挑战，包括如何在比宇宙深空更加寒冷的温度下运行极易出错的量子比特，并通过经典超级计算机模拟实现结果检验。

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01965-3