深圳量子院取得了丰硕的研究成果。
读特客户端·深圳新闻网2023年1月19日讯（记者 李伊苗）近日，河套深港科技创新合作区（以下简称“河套合作区”）的一家研究院传来好消息。记者从深圳量子科学与工程研究院（以下简称“深圳量子院”）获悉，时值建院5周年之际，深圳量子院推出5周年成果汇总，并联合Frontiers of physics发布建院5周年专刊系列文章，为我国量子科技发展贡献宝贵实践经验，助推我国量子事业高质量发展。
五载耕耘结硕果，笃行不怠向未来
深圳量子院以量子信息技术为核心，聚焦量子物态与量子器件、量子计算、量子极限传感、量子工程应用等战略性新兴量子信息技术研发及产业应用。成立5年来，深圳量子院永葆“闯”的精神、“创”的劲头、“干”的作风在河套合作区这片热土上快速成长，一步一个脚印，取得了丰硕的研究成果。
据了解，五年来，深圳量子院承担了一批国家和省市量子科技领域的重大任务，获批各类竞争性研究项目160余项。其中获批国家级项目74项，包括“科技创新2030——重大项目”６项；获批省部级41项，其中包括广东省重点领域研发计划项目7项；获批地市级22项等。截至目前，深圳量子院已经吸引了全球超过360人的人才队伍。
深圳量子院在量子科技领域高质量论文不断涌现，质量和数量持续提升。
深圳量子院在量子科技领域高质量论文不断涌现，质量和数量持续提升，累计发表学术论文超过1120篇，包括Nature 11篇、Science 1篇、Nature Physics 5篇、Physical Review Letters 101篇、Nature Communications 27篇、Physical Review 系列共计300余篇，深圳量子院科研人员在三维量子霍尔效应、拓扑超流体和超导体、超导量子计算等领域取得的一批具有国际影响力的重大原创成果。
围绕核心关键技术研发，深圳量子院先后承担了多项关键科研装备的研制攻关任务，五年来总计申请国内外专利超120项，其中34项已获得授权。电子束曝光机研发团队联合北京大学和中科科仪等单位，先后研制成功三套30kV电子束曝光机试验样机。低温制冷机团队解决了脉冲管制冷机的设计、加工、焊接、密封、测量等一系列问题，实验样机达到极低温工作环境。
勇探无人区，瞄准量子科技等前沿技术创新领域
据悉，此次深圳量子院联合Frontiers of physics推出的建院5周年专刊系列文章，专刊先期推出六篇文章，涵盖量子计算、量子精密测量、量子材料、量子存储、量子前沿理论等领域，以飨读者。
深圳量子院联合Frontiers of physics推出的建院5周年专刊系列文章。
专刊先期推出六篇文章中，量子计算是“二次量子科技革命”的核心技术，也是量子科技的制高点。量子计算机前沿技术日新月异，经过20多年的发展，其在物理体系的操控层面和可执行的算法方面都有了长足进步。俞大鹏院士组织深圳量子院量子计算方向一线科研骨干，并与国内外知名专家合作，完成了此次量子计算综述文章《Noisy intermediate－scale quantum computers》。该文对量子计算领域各个核心方向在近20年来，尤其是近10年的技术进步和技术线路进行系统刻画，展示当前主流技术平台的关键挑战和应对思路，指出了量子计算未来面临的挑战，并对前景进行了展望。
激光器是一切光学研究和应用的基石。其中一个关键技术就是利用外腔控制和稳定激光发射频率。目前，对于外腔集成半导体激光器，当外腔内部会产生背散射光且外腔与激光器之间没有光隔离器时，激光器注入外腔但被外腔反射的光会重新注入到激光器，并触发“激光自注入锁定”。其结果就是激光噪声被极大抑制，甚至最终得到只能在光纤激光器中实现的亚赫兹激光线宽。同时，在足够的激光功率下，孤子光频率梳可以在外腔中生成。
因此，这项基于激光自注入锁定的外腔集成半导体激光器和光频率梳技术可以实现小型化、高性能的激光器件，非常适合移动端和空间科学等精密测量应用。深圳量子院刘骏秋课题组和俄罗斯、阿联酋、苏州纳米所的多位合作者一起撰写了这篇题为《Recent advances in laser self－injection locking to high－Q microresonators》的激光自注入锁定综述，介绍了这项技术的物理机制和近期实验与应用进展。
在磁场作用下拓扑半金属的量子输运方面，卢海舟教授及合作者撰写了量子输运相关的综述《Quantum Transport in Topological Semimetals under Magnetic Fields III》。这篇综述介绍了拓扑物质，尤其是拓扑半金属中的最新发现的输运现象。其中包括了非线性霍尔效应，三维高阶拓扑绝缘体中的库伦不稳定性以及电子密度波机制理论，Majorana震荡的衰减理论，量子极限下KramerWeyl半金属的负磁阻理论，磁场驱动下的三位金属绝缘体相变理论以及与量子霍尔效应相关的各种边界态理论。同时，该文也提出了一些量子输运领域有待未来解决的问题。
随着拓扑绝缘体的发现，对材料拓扑性质的研究已经成为了凝聚态物理研究的新范式。而将磁性引入到拓扑材料中时，能带拓扑与时间反演对称性破缺的共同作用可以产生更多的新奇物态。陈朝宇研究员与合作者撰写了此次本征磁性拓扑材料的综述《Intrinsic magnetic topological materials》，总结了本征磁性拓扑材料的研究进展，包括但不限于磁性拓扑绝缘体、外尔／狄拉克半金属和其他拓扑金属。
量子通信实用化面临的最大挑战是光纤信号传输产生的指数衰减，使通信的距离被限制在百公里以内。突破该距离限制的一个可行方案是量子中继器协议，即将远的通信距离分割成小的基本链路，在较短的基本链路上产生纠缠并将其存储在量子存储器中。钟满金研究员等在综述《Rare－earth quantum memories：The experimental status quo》中总结了基于稀土掺杂晶体的量子存储近年在实验上的进展和新应用，归纳了其所面临的主要技术挑战并提出了相应的应对方案，展示了稀土掺杂晶体在实用化量子存储器发展中的巨大潜力。
在量子计算中，计算是由希尔伯特空间之间的算子来实现的。孔良研究员与合作者的最新研究工作《Categorical computation》探索了一种新的计算思想，其中量子计算中的算子由（高阶）范畴之间的函子来替代。那么，有没有可能找到函子的物理实现？立足于拓扑序的数学理论，研究人员发展了一个理论上的新方案。
未来，深圳量子院将面向国家和大湾区经济社会发展需求，加快培育壮大量子信息未来产业，勇当量子科技领域“拓荒牛”，发扬敢闯敢试、敢为人先、埋头苦干的特区精神，勇立潮头、开拓进取，构筑深圳发展新优势，为深圳建设具有全球影响力的科技和产业创新高地提供强有力的支撑。
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