截止2022年7月15日，中國科學技術學院潘建偉團隊在及共計發表了22項重要研究成果，在量子光學、量子信息和量子熱學等領域取得重大進展。系統總結潘建偉團隊自2019年在及發表的14篇文章：
【1】規范理論構成了現代數學學的基礎，其應用范圍從基本粒子化學學和初期宇宙學到匯聚態系統。2022年7月14日，中國科學技術學院潘建偉、苑震生等與法國海德堡學院、奧地利因斯布魯克學院、意大利特倫托學院的相關研究人員合作在在線發表題為“ofagaugeona”的研究論文，該研究使用超冷原子量子模擬器，對格點規范場理論中非平衡態過渡到平衡態的熱化動力學進行了模擬，首次在實驗上否認了規范對稱性約束下量子多體熱化造成的初態信息“丟失”，取得了借助量子模擬方式求解復雜數學問題的重要進展。
【2】2021年4月16日，中科大潘建偉、陳帥和上海學院劉雄軍共同通信在在線發表題為“ofanidealWeylbandinagaswith3Dspin-orbit”的研究論文，該研究通過對超冷原子進行3D載流子軌道耦合工程實現的IWSM波段的實驗。通過平衡狀態下的虛擬切塊成像技術可以清楚地檢測拓撲Weyl點，并在淬滅動力學中進一步解析。IWSM波段的實現為研究固體中無法接近的各類奇特現象開辟了一條途徑。
【3】2021年1月6日，中國科學技術學院潘建偉，彭承志及陳宇翱共同通信在在線發表題為”Anspace-to-over4,600“的研究論文，該研究演示了一個集成的空對地量子通訊網路，該網路結合了包含700多個光纖QKD鏈路和兩個高速衛星對地面自由空間QKD鏈路的大規模光纖網路。使用可靠的中繼結構，地面上的光纖網路覆蓋了2,000多公里，為實際設備的缺陷提供了實用的安全性，并保持了常年的可靠性和穩定性。對于典型的衛星通行證，衛星對地面QKD可以實現平均47.8kb/s的平均秘鑰速度，比原先的速度高40倍以上。據悉，其信道耗損可與對地靜止衛星和地面之間的信道耗損相比，因而使通過月球同步衛星建立更通用和超長的量子鏈路成為可能。最后，通過集成光纖和自由空間QKD鏈路，QKD網路擴充到了2600公里以外的遠程節點，使網路中的任何用戶都可以與其他任何用戶進行通訊，總距離可達4600公里。
【4】2021年5月6日，中國科學技術學院潘建偉及朱曉波共同通信在在線發表題為“walksonatwo-62-qubit”的研究論文，該研究設計和制造了一個由62個功能性量子位組成的8x8二維矩形超導量子位陣列。該研究使用此設備演示了高保真單粒子和兩個粒子的量子步態。據悉，因為量子處理器的高度可編程性，該研究實現了一個Mach-干涉儀，其中量子步進器在干涉和射出之前相干地沿兩條路徑運動。通過調整進化路徑上的障礙，該研究觀察到了單行和雙行的干擾白色。該研究的工作是該領域的重要里程碑，使未來的大規模量子應用更接近在這種喧囂的小型量子處理器上實現。
【5】2020年12月4日，中國科學技術學院潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院武漢微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作在在線發表題為“using”的研究論文，該研究建立了76個光子的量子估算靶機“九章”，實現了具有實用前景的“高斯玻色采樣”任務的快速求解。按照現有理論，該量子估算系統處理高斯玻色采樣的速率比目前最快的超級計算機快一百萬億倍（“九章”一分鐘完成的任務，超級計算機須要一億年）。等效地，其速率比今年微軟發布的53個超導比特量子估算靶機“懸鈴木”快一百億倍。這一成果促使我國成功達到了量子估算研究的第一個里程碑：量子估算的優越性（美國稱作之為“量子霸權”）。
【6】2020年11月18日，中國科學技術學院潘建偉，苑震生及卡爾斯學院Hauke共同在通信在在線發表題為“ofgaugeina71-siteBose–”的研究論文，該研究開發了一種專用的量子計算機---71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器，對量子電動熱學多項式施溫格模型（Model）進行了成功模擬，通過操控禁錮在其中的超冷原子，從實驗上觀測到了局域規范不變量，首次使用微觀量子調控手段在量子多體系統中驗證了描述電荷與電場關系的高斯定律，取得了借助規模化量子估算和量子模擬方式求解復雜數學問題的重要突破。
【7】2020年6月18日，中國科學技術學院潘建偉及苑震生共同通信在在線發表題為"andatomsin"的研究論文，該研究在理論上提出并實驗實現原子深度冷卻新機制的基礎上，在光晶格中首次實現了1250對原子高保真度糾纏態的同步制備，為基于超冷原子光晶格的規模化量子估算與模擬奠定了基礎。
【8】2020年6月15日，中國科學技術學院潘建偉及彭承志共同通信在在線發表題為“-basedover1,120”的研究論文，該研究展示了兩個相距1,120km的地面站之間基于糾纏的QKD。與原本的工作相比，該研究將雙光子分布的鏈路效率提升了約4倍，并獲得了0.12比特/秒的有限秘鑰-秘密秘鑰速度。因而，該研究工作為基于糾纏的全球量子網路鋪平了公路。總體而言，結果使地面上實際QKD的安全距離從100km降低到超過1000km，而無需信任的中繼站，這代表了朝著任意長距離遠程用戶真正可靠且牢不可破的加密方式邁出的重要一步。
【9】2020年2月12日，中國科學技術學院潘建偉、包小輝及張強共同通信在在線發表題為“oftwoviaoverof”的研究論文，該研究在量子中繼與量子網路方向取得重大突破。該研究通過發展高色溫光與原子糾纏源、低噪高效單光子頻度轉換技術和遠程單光子精密干涉技術，成功地將相距50公里光纖的兩個量子儲存器糾纏上去，為建立基于量子中繼的量子網路奠定了基礎。
【10】2019年9月19日，中國科學技術學院潘建偉，彭承志及Fan共同通信在在線發表題為“ofamodel”的研究論文，該研究報告了量子場風波方式的量子光學實驗測試，該理論企圖在包含閉合時間曲線和普通時空的外來時空中呈現量子場的連貫描述。該研究借助“墨子號”量子科學實驗衛星對一類預言引力場造成量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗；
【11】2019年5月2日，中國科學技術學院潘建偉，范桁及朱曉波等人在在線發表題為“walkswitha12-qubit”的研究論文，該研究使用超導量子比特作為具有高保真操作和斷層掃描讀數的人工原子，在12比特的超導處理器上研究了一個和兩個強相關微波光子的連續時間量子行走。有趣的是，該研究觀察到基本量子效應量子通訊技術，包括疊加態量子信息的光錐傳播，非常是量子比特對之間的糾纏，以及時間演進相關的奇特行為，表示光子反聚束與有吸引力的互相作用。該研究制備出12個超導比特的量子多體糾纏態，不但刷新世界紀錄，并為進一步研究多體動力學現象和通用量子估算奠定了基礎；
【12】2019年1月18日，中國科學技術學院潘建偉，趙博等人在在上發表了題為“of+40K”的研究論文，該研究表明在超高溫下觀察到的原子-分子共振以極高的幀率偵測三體勢能面有助于提升對超冷碰撞的理解；
【13】2022年2月3日，中國科學技術學院潘建偉，姚星燦及陳宇翱共同通信在在線發表題為”soundnear“的研究論文，該研究報告了通過在短波長極限下執行具有高能量碼率的克拉科夫波譜，在單一的6Li原子的均勻費米二氧化碳中觀察到二次聲衰減。該研究成功地獲得了二次聲擴散率D2和熱導率κ的氣溫依賴性。據悉，該研究觀察到在約0.95超流體轉變體溫Tc的氣溫下，D2和κ的猛然上升——臨界發散的征兆。這表明單一費米二氧化碳的臨界區比液氦大得多。該研究結果為確定接近量子臨界的通用臨界標度函數鋪平了公路。
【14】2022年2月9日，中國科學技術學院潘建偉，趙博及中國科大學物理研究所白春禮共同通信在在線發表題為“fortheofin?+?40K”的研究論文，該研究報告了在旋轉震動能級的分子和40K原子之間的共振附近三原子分子關聯的證據。該研究應用射頻脈沖來驅動和40K的超冷混和物中的自由結合躍遷，并檢測分子的損失。三原子分子的結合表現為射頻波譜中的附加損失特點，可以與原子損失特點區分開來。觀察到締合特點和原子躍遷之間的距離隨磁場的變化而變化，為三原子分子的產生提供了有力的證據。三原子分子的結合能從檢測中恐怕。該研究工作有助于理解復雜的超冷原子-分子共振，并可能為制備和控制超冷三原子分子開辟一條途徑。
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規范場理論是現代數學學的基礎，如描述基本粒子互相作用的量子電動熱學、標準模型等都是滿足特定群對稱性的規范場理論。隨著半個多世紀的發展，它在粒子化學學、宇宙學以及匯聚態化學學等領域獲得了廣泛應用。因為其求解復雜度高，規范場理論體系中依然有好多開放問題。其中，規范場理論描述的數學系統是否可以從遠離平衡態經過演變達到熱平衡就是一個深受關注并極具挑戰的問題。這一問題的解決，有助于人們理解高能化學中重核碰撞的問題，也將為現代宇宙學中大爆燃初期物質的產生提供物理解釋。并且，使用精典計算機求解復雜的規范場理論是一個公認的困局，量子模擬器為解決這一問題提供了新的路徑。
近些年來，人們嘗試用離子阱、超冷原子二氧化碳、原子陣列和超導量子比特等體系對格點規范場理論舉辦量子模擬研究。但是，因為格點規范線理論中互相作用方式復雜，并要求數學系統仍然處在局域規范對稱性約束條件下，這對格點規范場理論熱化動力學的實驗模擬導致了困難，因此還未在實驗上實現。
為了解決往年的量子模擬器中相干調控的粒子數太少和難以保證規范對稱性約束的兩個主要問題，中國農大的研究團隊開發了奇特的載流子依賴超晶格、顯微鏡吸收成像、粒子數區分偵測等量子調控和檢測技術，在超冷原子量子模擬器中提出并實現了光晶格中原子的深度制熱，解決了量子模擬器室溫偏低缺陷過多的問題，實驗制備了近百個原子級別的規模化量子模擬器[369,550(2020)]；首次實現了借助大規模量子模擬器對格點規范場理論量子相變過程的實驗模擬量子通訊技術，驗證了過程中的規范不變性[587,392(2020)]。
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規范理論動力學的受控方式（圖源自）
在以上研究的基礎上，通過實驗和理論結合，該團隊將系統制備到遠離平衡的初態，首次實驗研究了規范對稱性約束對量子多體系統熱化動力學的影響，但是觀測到具有相同守恒量的不同初態熱化到同一個平衡態的過程，驗證了熱化過程引起的量子多體系統初態信息的“丟失”，構建了規范場理論初期非平衡動力學與最終熱平衡態之間的聯系，在使用規模化的量子模擬器求解復雜數學問題的公路上取得了重要進展。
在上述工作的基礎上，該團隊將進一步使用量子模擬的方式研究具有其他群對稱性的、更高空間維度的規范場理論模型，研究真空衰變、動態拓撲量子相變等化學困局。
刊物審稿人對此給與高度評價，覺得該研究“為超冷原子模擬格點規范場理論這一領域的發展作出了重要貢獻”、“代表了量子模擬研究領域的前沿。”
該研究工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院、教育部和江蘇省等的支持。
注：該文章解析參考自中國科學技術學院官網介紹。
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