截止2022年7月15日，中国科学技术学院潘建伟团队在及共计发表了22项重要研究成果，在量子光学、量子信息和量子热学等领域取得重大进展。系统总结潘建伟团队自2019年在及发表的14篇文章：
【1】规范理论构成了现代数学学的基础，其应用范围从基本粒子化学学和初期宇宙学到汇聚态系统。2022年7月14日，中国科学技术学院潘建伟、苑震生等与法国海德堡学院、奥地利因斯布鲁克学院、意大利特伦托学院的相关研究人员合作在在线发表题为“ofagaugeona”的研究论文，该研究使用超冷原子量子模拟器，对格点规范场理论中非平衡态过渡到平衡态的热化动力学进行了模拟，首次在实验上否认了规范对称性约束下量子多体热化造成的初态信息“丢失”，取得了借助量子模拟方式求解复杂数学问题的重要进展。
【2】2021年4月16日，中科大潘建伟、陈帅和上海学院刘雄军共同通信在在线发表题为“ofanidealWeylbandinagaswith3Dspin-orbit”的研究论文，该研究通过对超冷原子进行3D载流子轨道耦合工程实现的IWSM波段的实验。通过平衡状态下的虚拟切块成像技术可以清楚地检测拓扑Weyl点，并在淬灭动力学中进一步解析。IWSM波段的实现为研究固体中无法接近的各类奇特现象开辟了一条途径。
【3】2021年1月6日，中国科学技术学院潘建伟，彭承志及陈宇翱共同通信在在线发表题为”Anspace-to-over4,600“的研究论文，该研究演示了一个集成的空对地量子通讯网路，该网路结合了包含700多个光纤QKD链路和两个高速卫星对地面自由空间QKD链路的大规模光纤网路。使用可靠的中继结构，地面上的光纤网路覆盖了2,000多公里，为实际设备的缺陷提供了实用的安全性，并保持了常年的可靠性和稳定性。对于典型的卫星通行证，卫星对地面QKD可以实现平均47.8kb/s的平均秘钥速度，比原先的速度高40倍以上。据悉，其信道耗损可与对地静止卫星和地面之间的信道耗损相比，因而使通过月球同步卫星建立更通用和超长的量子链路成为可能。最后，通过集成光纤和自由空间QKD链路，QKD网路扩充到了2600公里以外的远程节点，使网路中的任何用户都可以与其他任何用户进行通讯，总距离可达4600公里。
【4】2021年5月6日，中国科学技术学院潘建伟及朱晓波共同通信在在线发表题为“walksonatwo-62-qubit”的研究论文，该研究设计和制造了一个由62个功能性量子位组成的8x8二维矩形超导量子位阵列。该研究使用此设备演示了高保真单粒子和两个粒子的量子步态。据悉，因为量子处理器的高度可编程性，该研究实现了一个Mach-干涉仪，其中量子步进器在干涉和射出之前相干地沿两条路径运动。通过调整进化路径上的障碍，该研究观察到了单行和双行的干扰白色。该研究的工作是该领域的重要里程碑，使未来的大规模量子应用更接近在这种喧嚣的小型量子处理器上实现。
【5】2020年12月4日，中国科学技术学院潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院武汉微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作在在线发表题为“using”的研究论文，该研究建立了76个光子的量子估算靶机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色采样”任务的快速求解。按照现有理论，该量子估算系统处理高斯玻色采样的速率比目前最快的超级计算机快一百万亿倍（“九章”一分钟完成的任务，超级计算机须要一亿年）。等效地，其速率比今年微软发布的53个超导比特量子估算靶机“悬铃木”快一百亿倍。这一成果促使我国成功达到了量子估算研究的第一个里程碑：量子估算的优越性（美国称作之为“量子霸权”）。
【6】2020年11月18日，中国科学技术学院潘建伟，苑震生及卡尔斯学院Hauke共同在通信在在线发表题为“ofgaugeina71-siteBose–”的研究论文，该研究开发了一种专用的量子计算机---71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器，对量子电动热学多项式施温格模型（Model）进行了成功模拟，通过操控禁锢在其中的超冷原子，从实验上观测到了局域规范不变量，首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定律，取得了借助规模化量子估算和量子模拟方式求解复杂数学问题的重要突破。
【7】2020年6月18日，中国科学技术学院潘建伟及苑震生共同通信在在线发表题为"andatomsin"的研究论文，该研究在理论上提出并实验实现原子深度冷却新机制的基础上，在光晶格中首次实现了1250对原子高保真度纠缠态的同步制备，为基于超冷原子光晶格的规模化量子估算与模拟奠定了基础。
【8】2020年6月15日，中国科学技术学院潘建伟及彭承志共同通信在在线发表题为“-basedover1,120”的研究论文，该研究展示了两个相距1,120km的地面站之间基于纠缠的QKD。与原本的工作相比，该研究将双光子分布的链路效率提升了约4倍，并获得了0.12比特/秒的有限秘钥-秘密秘钥速度。因而，该研究工作为基于纠缠的全球量子网路铺平了公路。总体而言，结果使地面上实际QKD的安全距离从100km降低到超过1000km，而无需信任的中继站，这代表了朝着任意长距离远程用户真正可靠且牢不可破的加密方式迈出的重要一步。
【9】2020年2月12日，中国科学技术学院潘建伟、包小辉及张强共同通信在在线发表题为“oftwoviaoverof”的研究论文，该研究在量子中继与量子网路方向取得重大突破。该研究通过发展高色温光与原子纠缠源、低噪高效单光子频度转换技术和远程单光子精密干涉技术，成功地将相距50公里光纤的两个量子储存器纠缠上去，为建立基于量子中继的量子网路奠定了基础。
【10】2019年9月19日，中国科学技术学院潘建伟，彭承志及Fan共同通信在在线发表题为“ofamodel”的研究论文，该研究报告了量子场风波方式的量子光学实验测试，该理论企图在包含闭合时间曲线和普通时空的外来时空中呈现量子场的连贯描述。该研究借助“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场造成量子退相干的理论模型进行了实验检验；
【11】2019年5月2日，中国科学技术学院潘建伟，范桁及朱晓波等人在在线发表题为“walkswitha12-qubit”的研究论文，该研究使用超导量子比特作为具有高保真操作和断层扫描读数的人工原子，在12比特的超导处理器上研究了一个和两个强相关微波光子的连续时间量子行走。有趣的是，该研究观察到基本量子效应量子通讯技术，包括叠加态量子信息的光锥传播，非常是量子比特对之间的纠缠，以及时间演进相关的奇特行为，表示光子反聚束与有吸引力的互相作用。该研究制备出12个超导比特的量子多体纠缠态，不但刷新世界纪录，并为进一步研究多体动力学现象和通用量子估算奠定了基础；
【12】2019年1月18日，中国科学技术学院潘建伟，赵博等人在在上发表了题为“of+40K”的研究论文，该研究表明在超高温下观察到的原子-分子共振以极高的帧率侦测三体势能面有助于提升对超冷碰撞的理解；
【13】2022年2月3日，中国科学技术学院潘建伟，姚星灿及陈宇翱共同通信在在线发表题为”soundnear“的研究论文，该研究报告了通过在短波长极限下执行具有高能量码率的克拉科夫波谱，在单一的6Li原子的均匀费米二氧化碳中观察到二次声衰减。该研究成功地获得了二次声扩散率D2和热导率κ的气温依赖性。据悉，该研究观察到在约0.95超流体转变体温Tc的气温下，D2和κ的猛然上升——临界发散的征兆。这表明单一费米二氧化碳的临界区比液氦大得多。该研究结果为确定接近量子临界的通用临界标度函数铺平了公路。
【14】2022年2月9日，中国科学技术学院潘建伟，赵博及中国科大学物理研究所白春礼共同通信在在线发表题为“fortheofin + 40K”的研究论文，该研究报告了在旋转震动能级的分子和40K原子之间的共振附近三原子分子关联的证据。该研究应用射频脉冲来驱动和40K的超冷混和物中的自由结合跃迁，并检测分子的损失。三原子分子的结合表现为射频波谱中的附加损失特点，可以与原子损失特点区分开来。观察到缔合特点和原子跃迁之间的距离随磁场的变化而变化，为三原子分子的产生提供了有力的证据。三原子分子的结合能从检测中恐怕。该研究工作有助于理解复杂的超冷原子-分子共振，并可能为制备和控制超冷三原子分子开辟一条途径。
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规范场理论是现代数学学的基础，如描述基本粒子互相作用的量子电动热学、标准模型等都是满足特定群对称性的规范场理论。随着半个多世纪的发展，它在粒子化学学、宇宙学以及汇聚态化学学等领域获得了广泛应用。因为其求解复杂度高，规范场理论体系中依然有好多开放问题。其中，规范场理论描述的数学系统是否可以从远离平衡态经过演变达到热平衡就是一个深受关注并极具挑战的问题。这一问题的解决，有助于人们理解高能化学中重核碰撞的问题，也将为现代宇宙学中大爆燃初期物质的产生提供物理解释。并且，使用精典计算机求解复杂的规范场理论是一个公认的困局，量子模拟器为解决这一问题提供了新的路径。
近些年来，人们尝试用离子阱、超冷原子二氧化碳、原子阵列和超导量子比特等体系对格点规范场理论举办量子模拟研究。但是，因为格点规范线理论中互相作用方式复杂，并要求数学系统仍然处在局域规范对称性约束条件下，这对格点规范场理论热化动力学的实验模拟导致了困难，因此还未在实验上实现。
为了解决往年的量子模拟器中相干调控的粒子数太少和难以保证规范对称性约束的两个主要问题，中国农大的研究团队开发了奇特的载流子依赖超晶格、显微镜吸收成像、粒子数区分侦测等量子调控和检测技术，在超冷原子量子模拟器中提出并实现了光晶格中原子的深度制热，解决了量子模拟器室温偏低缺陷过多的问题，实验制备了近百个原子级别的规模化量子模拟器[369,550(2020)]；首次实现了借助大规模量子模拟器对格点规范场理论量子相变过程的实验模拟量子通讯技术，验证了过程中的规范不变性[587,392(2020)]。
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规范理论动力学的受控方式（图源自）
在以上研究的基础上，通过实验和理论结合，该团队将系统制备到远离平衡的初态，首次实验研究了规范对称性约束对量子多体系统热化动力学的影响，但是观测到具有相同守恒量的不同初态热化到同一个平衡态的过程，验证了热化过程引起的量子多体系统初态信息的“丢失”，构建了规范场理论初期非平衡动力学与最终热平衡态之间的联系，在使用规模化的量子模拟器求解复杂数学问题的公路上取得了重要进展。
在上述工作的基础上，该团队将进一步使用量子模拟的方式研究具有其他群对称性的、更高空间维度的规范场理论模型，研究真空衰变、动态拓扑量子相变等化学困局。
刊物审稿人对此给与高度评价，觉得该研究“为超冷原子模拟格点规范场理论这一领域的发展作出了重要贡献”、“代表了量子模拟研究领域的前沿。”
该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院、教育部和江苏省等的支持。
注：该文章解析参考自中国科学技术学院官网介绍。
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