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我校王琴教授团队在人工智能与量子密码系统结合研究方向取得重要突破
我校量子信息技术研究所王琴教授团队在量子密码领域取得新突破，该团队首次提出将人工智能领域的长短期记忆神经网络(LSTM)应用到量子密码控制系统之中, 实现了对量子密码系统的主动反馈与控制, 在不引入任何额外硬件和辅助稳定设备的条件下，将系统传输效率提升接近百分之二十。该成果近期发表在美国物理学会权威学术期刊《PhysicalReview Applied》上。
量子密码作为量子信息技术领域发展最为成熟的技术，正逐渐从实验室阶段走向商用化，有望在未来大规模网络加密通信中发挥重要作用，因而得到学术界和工业界的广泛关注。自第一个BB84协议提出以来，量子密码无论是在理论上还是在实验上均取得了巨大进展。现有量子密码系统包括相位、偏振、时间-能量编码等编码方式，其中相位编码方式应用最为广泛。该类系统在运行过程中不可避免地存在相位漂移问题，因而需要不断对发送端和接收端的相位进行实时校准。目前主流系统通过采用扫描+传输的方法来解决。该方法虽然可以实现相位补偿，但会导致量子密码系统传输效率降低。针对该缺点，我校王琴教授团队首次提出将人工智能与量子密码控制系统相结合，利用LSTM网络主动预测系统相位漂移大小，进而实现主动反馈与控制；同时通过固定时间间隔对网络细胞状态进行更新，使量子密码系统始终保持稳定的高效率运行状态。该方法在不提高系统硬件复杂度的前提下大幅提升了量子密码系统传输效率。此外值得提出，该方法的适用范围不依赖于某种协议或编码方式，原则上同样适用于其他任意量子密码协议和任意编码系统，为未来开展大规模量子通信网络应用提供新的研究思路与应用方法。
该项工作的第一作者是我校通信与信息工程学院硕士研究生刘靖阳，量子信息技术研究所的王琴教授和江苏省图像处理与图像通信重点实验室的谢世朋副教授是该工作的共同通讯作者。该工作得到了安徽问天量子科技有限公司的技术支持。此项工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及江苏省研究生科研实践创新等项目的支持。
南京邮电大学
2021-04-26
基于人工蜂群和量子粒子群算法的一维水质模型参数率定方法
本发明公开了一种基于人工蜂群算法和量子粒子群算法的优化计算方法，其包括以下主要步骤：(1)根据实际问题编制待优化目标函数；(2)输入算法的通用运行参数：种群数目、迭代次数、变量维数、变量取值范围、待优化目标函数；(3)选取ABC、QPSO、QPSO+ABC和ABC+QPSO的一种或多种计算方法进行计算；(4)若只使用一种，直接判断结果是否满足优化要求；若多于一种计算方法，综合比较计算结果及评价最优的结果是否满足此次优化的要求；(5)若满足要求，运算结束，输出计算结果和迭代曲线；(6)否则，修改算法的
安徽建筑大学
2021-01-12
基于广义量子超声陷阱的颗粒物聚集方法、聚集处理方法和聚集处理系统
本发明公开了一种基于广义量子超声陷阱的颗粒物聚集方法、聚集处理方法和聚集处理系统。本发明颗粒物聚集方法首先通过向空间中发射超声波生成超声陷阱；然后，超声陷阱使和超声陷阱感应的颗粒物，向超声陷阱的中心聚集，在超声陷阱中心形成高浓度颗粒物聚集处，即超声陷阱中心。本发明所述的颗粒物聚集处理方法在经过前面所述的步骤形成高浓度颗粒物聚集处后，对高浓度颗粒物聚集处的颗粒物进行吸附处理，从而实现对环境中颗粒物的收集。进一步地，本发明还提出了一套基于上述方法的系统，来配合本发明所述方法的特定需求。本发明所述的方法和系统可应用于对各类与超声陷阱感应的颗粒物的收集处理，比如对环境空气中PM2.5、PM10等颗粒物的聚集、吸附和处理。
浙江大学
2021-04-13
我校王琴教授团队在《Physical Review Applied》上发表量子数字签名最新研究成果
我校量子信息技术研究所王琴教授团队在量子密码领域取得新进展，该团队首次利用参量下转换光源实现了被动式诱骗态量子数字签名，达到了200公里的安全传输距离，创造了当前量子数字签名实验的最新记录。该成果9月19日在线发表在国际权威学术期刊《Physical Review Applied》上。
量子数字签名是量子密码学的重要应用方向之一。相比经典数字签名，量子数字签名原则上具有量子力学赋予的无条件安全性，在密码学中具有巨大的发展潜力，因而得到学术界的广泛关注。目前大多数研究团队使用的是主动式多强度诱骗态方案，可能存在着强度调制侧信道漏洞，直接影响量子数字签名系统的实际安全性。此前报道过的量子数字签名最远安全传输距离为134公里。针对目前主动式多强度诱骗态量子数字签名协议存在的缺点，我校王琴教授团队在自主研制的新型标记单光子源基础上，提出了被动式诱骗态的量子数字签名方案，从协议层面提高了安全性。随后，他们对提出的量子数字签名方案进行了原理性验证，在100公里处每7秒可签名1比特消息，兼顾了安全性和实用性。另外，该实验将量子数字签名的安全传输距离纪录刷新到了200公里，充分展示了标记单光子源在量子密码中的优势，为未来量子数字签名的实际应用打下良好基础。
该项工作的第一作者是我校通信与信息工程学院博士生张春辉，量子信息技术研究所的王琴教授和张春梅老师是该工作的共同通讯作者。该工作得到了中国科学技术大学量子信息重点实验室韩正甫、陈巍、王双、银振强，南京大学张腊宝等人提供的技术支持。此项工作受到国家重点研发计划，国家自然科学基金以及江苏省优势学科等项目支持。
南京邮电大学
2021-04-26
一种毛细管力驱动制备的微腔量子点激光器及制备方法
本发明公开了一种毛细管力驱动制备的微腔量子点激光器及制备方法，所述激光器包括上基板及其下表面的布拉格反射镜、热封膜和封口、下基板及其上表面的布拉格反射镜、量子点增益材料和激光泵浦源；所述热封膜将具有布拉格反射镜的上、下基板紧密的热封在一起，形成微腔用于容置量子点增益材料，热封膜两端封口处用紫外固化胶密封；所述量子点增益材料采用浓度为50?120 mg/ml的高浓度量子点溶液。本发明的量子点激光器件波长可随着量子点尺寸变化进行调制，制备工艺简单，重复性和稳定性较高。激光器在短波激光泵浦下有很好的光增益，且相干性很好，出光波长可随量子点发光峰位置在全可见光谱范围调节，制备成本低并易于实现大规模产业化生产。
东南大学
2021-04-11
一种具有双掺杂多量子阱结构的紫外发光二极管
本发明公开了一种具有双掺杂多量子阱结构的紫外发光二极管，包括：由下至上依次设置的衬底，AlN中间层、非掺杂AlGaN缓冲层、n型AlGaN层、双掺杂的AlxGa1?xN/AlyGa1?yN多量子阱有源区、AlzGa1?zN电子阻挡层，其中z>y>x，p型AlGaN层和透明导电层，在n型AlGaN层和透明导电层上分别设置的n型欧姆电极和p型
东南大学
2021-04-14
一种基于超晶格结构的磁性拓扑绝缘体来实现量子反常霍尔效应
研究表明，陈绝缘体可以通过磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜获得，但是这种方法产生稳定的长程铁磁序比较困难，而且产生的体能隙也比较小，导致可观测温度极低（30-100 mK）。刘奇航课题组及其合作者通过研究本征的层状磁性拓扑材料Mn-Bi-Te家族（MnBi
南方科技大学
2021-04-14
西安交通大学科研人员在量子三体相互作用研究方面取得重要突破
不同量子系统之间的相干相互作用是量子物理和量子技术领域的一个基本科学问题。Jaynes-Cummings (JC)模型描述了两能级量子系统和量子化的场之间的两体相干相互作用，它是量子体系中光-物质相互作用的典型代表，奠定了量子光学的基础。
西安交通大学
2023-02-23
中国科学技术大学揭示核量子效应在界面超快电荷转移中的重要作用
近日，来自中国科学技术大学物理学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心，国际功能材料量子设计中心(ICQD),合肥国家实验室的赵瑾教授研究团队与王兵、谭世倞教授、以及北京大学李新征教授合作，发现固体-分子界面的超快电荷转移与质子的量子动力学有很强的耦合，揭示了电荷转移过程中核量子效应的重要作用。
中国科学技术大学
2022-07-11
铜基量子自旋液体的候选者和铜基高温超导材料母体在掺杂后的电子结构
刘奇航及其合作者以最近由中科院物理所领衔的研究团队发现的ZnCu3(OH)6BrF为例，采用修正后的单体平均场密度泛函理论方法，对这一体系的本征和掺杂行为进行了详尽的模拟。研究发现，ZnCu3(OH)6BrF掺杂后，掺入的电子并没有成为期待的“自由载流子”，而是局域在一个铜原子周围，引起了局域形变。这种电子与束缚它的晶格畸变的复合体称为极化子（如图一所示）。本征材料的带隙中形成新的电子态。因此，电子掺杂后，ZnCu3(OH)6BrF并没有实现半导体到导体的转变。相比之下，具有类似CuO4局部环境的铜氧化物高温超导体的母体材料Nd2CuO4显现除了不同的随掺杂浓度变化的导电性。研究发现，低掺杂浓度时，铜原子附近形成较为扩展的极化子，因此在高掺杂浓度时，这些极化子之间的跃迁可以使系统导电性大大增加，实现半导体到导体的转变，与实验观测很好地吻合。 该研究圆满地解释了最近实验上观测到的Kagome晶格的锌铜羟基卤化物在掺杂后并不导电的现象，指出要在量子自旋液体实现超导，仅仅找到量子自旋液体体系是远远不够的，还必须实现有效掺杂，注入一定浓度的“自由载流子”，为耕耘在该领域的实验工作者提出了新的挑战和实验方向。
南方科技大学
2021-04-13