依据量子力学的基本原理，完美地克隆出未知量子态是不可能的。尽管如此，量子力学的基本原理并不禁止对未知量子态的非完美克隆，这使得实现量子克隆成为可能。量子克隆的概念自1996年被提出以来，受到了全球众多科学家的广泛关注，并在分离变量和连续变量领域都取得了极大的进展。在量子克隆的研究中，量子克隆保真度是衡量量子克隆性能的一个重要指标。量子克隆的克隆保真度与量子密码的安全性息息相关。因此，如何有效地提升量子...

量子信息协议旨在利用量子物理学的基本原理，开发出超越经典信息系统的高安全性、大容量信息传输以及处理方式。目前，随着对量子信息科学研究的不断深入，具有不同功能的量子信息协议已经被提出并实验实现，例如量子隐形传态协议、量子密集编码协议、量子秘密共享协议和量子克隆协议。这些协议所实现的功能在经典信息系统中是无法实现的。        通常的量子信息系统一般只能执行单一的量子信...

        随着半导体集成电路的发展，传统硅基晶体管性能正在逐步接近其物理极限，特别是当微电子工业走到8 nm 技术节点时，可能不得不放弃继续使用硅材料作为晶体管核心材料。新型二维半导体材料的发展为后硅时代电子器件的发展提供了可能。C3N新近合成的二维材料，具有类石墨烯蜂窝状无孔有序结构。该材料不仅具有与碳纳米管和石墨烯相媲美的电学、光学、热学和力学性能，同时还具有与硅材料...

非线性光谱学是一门通过经典光场研究复杂多体材料系统的科学。通过测量非线性光谱可以获得系统能级结构、能级跃迁速率、系统波动以及退相干。而量子关联是一种非常重要的非经典效应，它可以大幅降低系统的量子噪声，从而显著提高系统的信噪比和灵敏度。与经典非线性光谱相比，量子光谱具有更高的信噪比和抗噪性。因此，研究基于量子关联的非线性量子光谱十分重要。        Konstantin E. Dorfm...

超冷量子气体与腔量子电动力学相结合为研究新奇的多体物理相变提供了一个理想的系统。一个标志性例子是著名的Dicke模型，其描述了光场和原子之间的集体相互作用，在强耦合下可出现一个从正常到稳态超辐射相的二阶量子相变。超辐射量子相变自1973 年提出以来，一直没有在实验上被观察到，直到2010年在玻色爱因斯坦凝聚体中利用超冷原子的动量态才实现了Dicke相变。2014年三个理论小组预测了简并费米气体中存在稳态超辐射相，其中原...

电子自旋自由度有望应用于超高速信息处理和量子计算。在实际应用中，对信息的操控和处理需要长寿命的自旋相干态——而且最好能在室温下传统半导体中实现。ZnO是一种宽禁带直接带隙半导体，处于近紫外光谱范围，是一种具有广泛应用的半导体材料。半导体通常存在自由电子以及缺陷或杂质束缚的局域电子。相比于自由电子，局域电子的自旋-轨道相互作用受到极大的抑制。因此局域电子通常比自由电子具有更长的自旋寿命。最近实验室的固态体...

在通讯、雷达、全球定位系统等应用中，人们不断追求噪声更低、精度更高的电磁波，从而增大通讯容量、提高定位精度。在这些应用中，微波频率合成器发挥了重要作用，它能在所需要的频率处输出与微波钟性能相当的电磁波信号。近年来，光波波段的电磁波（频率比微波高四个数量级）的性能已超越了微波：低噪声光学振荡器的频率稳定度已达到10-17量级（1秒积分时间），光钟的精度已到10-18量级，比铯喷泉钟还好两个数量级。有了如此性能...

多像素光子计数器（MPPC）作为一种硅基雪崩光电二极管（Si APD）的继承与发展，由多个Si APD集成，既具备了Si APD的高效率、光谱响应范围宽的优势，同时又具备了出色的光子数分辨能力和更宽的动态范围。利用这两种优势，MPPC被广泛应用于量子态探测，量子随机数产生，遥感与测距以及生物医学等诸多领域。此前，武愕研究员团队已经成功利用量子探测器层析（QDT）技术对MPPC进行了标定，该技术完整的表征了MPPC，证明了MPPC属于量子...

超冷分子为物理常数的精密测量、冷化学冷碰撞以及量子模拟提供了重要的研究平台。但是分子的复杂内态使得激光冷却和囚禁后的分子无论从数目还是温度上都和超冷原子团有一定的差距。近年来，传统多普勒冷却后装载到 MOT 之后分子温度最低达到几个 μK，数目有 105〖10〗^5个，然而较少的数目大大限制了冷分子的应用。最近，印建平小组提出了一种新的冷却途径，超声分子束先经过Stark减速、静电阱的装载和磁阱的压缩，之后装载到蓝失...

超快电子衍射技术能够直接探测毫埃和飞秒时间尺度的原子结构和电子动力学，因为被广泛应用于物理，化学和生物等领域。物质结构子系统不同自由度之间显著的关联作用，如声子，电子，轨道和自旋等，决定了体系宏观的基本物性。解析这些最基本的关联作用需要飞秒到阿秒的时间分辨能力，因而更高的时间分辨一直是超快电子衍射技术的研究热点。提升超快电子衍射技术时间分辨主要是通过射频场或者THz场对电子脉冲进行主动压缩，从而产生...

分子三重态在光催化有机合成，光动力学疗法，太阳能转换，氧气传感和光子上转换等过程中都起到重要的作用。分子通过系间穿越（intersystem crossing, ISC）的方式产生三重态是最常见的情况，但是由于系间穿越过程涉及到电子自旋翻转，因此速率通常较低（~108 s-1）。在这个时间尺度上，内转换、荧光发射等激发态弛豫方式通常会和系间穿越相竞争进而影响分子三重态产生的效率。由于系间穿越过程满足角动量守恒定律，因此通过轨...

惯性导航系统是一种抗干扰能力强的自主式导航系统，在卫星导航系统使用受限的环境下能起到重要作用。作为惯性导航系统的核心部件之一，目前在用的陀螺仪无法兼得高精度与小型化，从而限制了惯性导航系统的发展。得益于微加工技术的发展，核磁共振陀螺仪可以兼顾高精度和小型化，相比其他陀螺仪具有更大的发展潜力，目前已成为惯性导航领域的研究热点之一。核磁共振陀螺仪需要对惰气原子宏观磁矩的进动信号进行检测，从而获得载体的...

作为第三代宽禁带半导体的代表材料之一， 六方氮化硼（h-BN）以其宽带隙、高温稳定性、优异的力学性能、低介电常数和化学惰性等优点，被认为是保护二维晶体材料本征特性的最佳材料。目前，晶圆级单晶h-BN单层的可控制备已经取得突破性进展，但单原子层厚度的h-BN还不足以满足很多实际应用的需求。大面积、高质量（或单晶）多层h-BN 的可控制备是实现其在二维晶体器件的规模化应用中需要克服的瓶颈问题。现阶段，可控制备晶圆级单晶...

环化荧光蛋白探针是近年来快速发展的一类基因编码生物探针。它具有良好的生物兼容性，并且更易感受外界环境的变化，在生物检测方面具有重要的应用，所以引起了越来越多科学家的重视，现已发展成为一类非常重要的荧光蛋白生物探针，众多文章发表在CNS的主刊和子刊上。环化荧光蛋白探针通常是通过对荧光蛋白进行改造而获得，通过基因技术将荧光蛋白多肽序列原先开放的C端和N端封闭，在其发色团附近打开，并与感应蛋白融合从而获得环...

   光子、原子乃至分子的量子资源正在被开发利用，并推动量子光学、原子光学与原子分子物理等学科研究的融合。光子与原子潜在优势也正在牵引量子精密测量领域的发展，成为目前国际原子、分子与光物理交叉领域的前沿趋势之一。对于基于原子系统的量子中继器，原子磁力计和原子干涉仪而实现的精密测量，各种噪声始终是限制测量精度的主要因素。关于降低噪声的研究有很多，而通过控制相互作用过程或通过利用量子计量学中的...