中國科學院量子信息重點實驗室

主要研究方向為半導體量子芯片、量子糾纏網絡、量子集成光學芯片、實用的量子密碼以及量子理論等。 ^[7] 

本實驗室的前身是一九八三年郭光燦院士回國後組建的量子光學研究組。

上世紀八〇年代主要從事量子光學領域的基礎理論研究，在光場壓縮態等非經典效應 方面做出了一系列重要研究成果，自一九八四年起在國內率先開設《量子光學》研究生課程，

一九九〇年由高等教育出版社出版《量子光學》著作。

九〇年代初期當量子信息學科在國際上悄然出現時，本實驗室在國內率先投入到這個新興交叉學科領域的基礎理論研究，先後提出“量子避錯編碼原理”和“量子概率克隆原理”等，受到國際學術界的高度評價。

一九九九年，在中國科學院的支持下，成立“中國科學技術大學量子通信與量子計算開放實驗室”(Laboratory of Quantum Communication and Quantum Computation, 簡稱LQCC)。

二〇〇一年中國科學院正式批准為中科院重點實驗室(中國科學院科發計字[2001]477號文件)，全稱為“中國科學院中國科學技術大學 量子信息重點實驗室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。二○○五年中科院下文(中國科學院科發計字[2005]65號文件)更名為“中國科學院量子信息重點實驗室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。

二〇〇一年，郭光燦教授作為首席科學家承擔科技部“973”項目“量子通信與量子信息技術”，來自國內十多個重要研究所和著名大學的五十餘位科學家協作參加該項目的研究；

二〇〇二年經由國家基金委批准為“創新研究羣體”；

二〇〇三年本實驗室的“量子信息技術的基礎研究”項目榮獲國家自然科學二等獎，同年郭光燦教授當選中國科學院院士，並榮獲“何梁何利”獎。

二〇〇四年經由中科院批准進入“中國科學院創新團隊國際合作夥伴計劃”，引進七位海外知名學者加盟本實驗室的創新團隊。

二〇〇六年郭光燦院士作為首席科學家承擔科技部重大科學研究計劃“量子調控”項目“量子通信與量子計算的物理實現”。 ^[1] 

本實驗室目前有研究人員15人，管理人員2人，其中高級職稱10人，博士10人。

實驗室的總體目標是：

充分發揮多學科交叉協作的優勢，理論研究與實驗研究相結合，基礎研究與應用研究相結合，科學研究與人才培養相結合，在量子光學和量子信息領域不斷做出國際水平的成果，培養和造就年輕的學術帶頭人，建成我國量子信息科學的創新研究基地。

實驗室的長遠目標是研製成功量子計算機和實用的量子通信系統。

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)重大科學問題導向項目“固態量子芯片研究”

國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目“量子通信網絡和量子仿真關鍵器件的物理實現”

中科院戰略性先導科技專項“量子系統的相干控制”

國家基金委創新研究羣體資金項目

基金委重大研究計劃“射頻單電子晶體管靜電計對單量子態的超快超靈敏探測和操控研究”

基金委優秀青年科學基金項目

教育部“新世紀優秀人才計劃”

教育部985建設項目“量子信息技術科技創新平台” ^[2] 

量子密碼

研究可實用化的量子密碼技術，提高密碼技術的性能和實用體系的安全性，探索新型量子密碼體系。

半導體量子芯片

在半導體材料上研製單電子量子點，量子邏輯門操作，量子信息探測並在多個量子邏輯比特的芯片上演示量子信息處理的功能，最終研製成實用的量子芯片。

量子糾纏網絡

研製量子光源、量子信道、量子存儲、量子路由、量子中繼等，研究不同物理系統之間量子信息的傳遞和轉換，最終實現長程的全量子糾纏網絡。

光量子集成芯片

研究高品質固體微腔量子比特，光機械，表面等離子體數據總線等，最終研製成光量子集成芯片用於量子模擬和作為量子糾纏網絡的節點。

量子理論基礎

研究量子信息的基礎理論，提出相關實驗方案，如適用於量子模擬的多體量子體系；研究高效的第一原理計算方法，並應用於量子信息和凝聚態物理等領域。 ^[3] 

量子密碼與量子器件研究組

半導體量子芯片研究組

量子糾纏網絡研究組

光量子集成芯片研究組

量子理論研究組 ^[4] 

2005年在國際上首次經由實際通信光路實現了125公里單向量子密鑰分配，2009年在蕪湖建成世界上首個量子政務網，2011年首次實現八光子糾纏源，2012年首次實現了量子惠勒延遲選擇實驗，製備出了粒子和波的疊加狀態，極大地豐富了人們對玻爾互補原理的理解。同年首次實現光子偏振態的固態量子存儲，99.9%的保真度創造世界最高水平。2013年首次在冷原子系綜中實現了光子軌道角動量的量子存儲。

近五年已在國內外期刊上發表453篇SCI研究論文，其中Nature子刊15篇，Phys. Rev. Lett. 19篇，Phys. Rev. A(B) 149篇，Opt. Lett. 13篇，Appl. Phys. Lett. 24篇。實驗室已培養100餘名博士，其中5人榮獲全國百篇優秀博士論文獎。先後獲得了中科院自然科學二等獎一項（2001年）、國家自然科學二等獎一項（2003年）、 安徽省自然科學一等獎二項（2006年，2014年）、安徽省重大科技成就獎一項（2007年）、教育部技術發明獎一等獎一項（2013年）、教育部自然科學獎一項（2014年）。 ^[7] 

實現單比特超快普適電控量子邏輯門

利用量子統計測量技術實現不受傳統光學散射極限限制的相鄰發光物體的測量和分辨

量子惠勒延遲選擇實驗的實現

CuO高臨界温度機制的第一性原理模擬

光子偏振量子比特的固態量子存儲器的實驗實現

二維極化費米氣在自旋耦合作用下的奇異配對態及準粒子激發

驗證新形式的海森堡不確定原理

製備出八光子糾纏態

實現對開放量子系統環境的調控：從馬爾可夫到非馬爾可夫的突變

量子點激子精細結構的研究

“在Ge/Si納米線量子調控實驗上取得重要進展”

“實驗上首次發現量子關聯可以不被環境破壞”

“在量子信息基礎理論研究中取得重要進展”

“在蕪湖建成世界上首個量子政務網”

“提出用超導傳輸線腔耦合多個雙量子點分子製備量子點分子團簇態的方法”

“用光學方法實現“量子賭博機””

“實現高精度量子相位測量，突破標準量子極限”

“實現四端口量子密鑰分配網絡”

“量子開關可以被局域識別”

“揭示鋱錳氧的巨磁電效應機制”

“多光子干涉及六光子的時間可區分性”

“基於表面等離子體的納米光子學”

“國內首次完成量子霍爾效應的實驗”

“實現遠距離光纖量子保密通信”

“固態光學微腔”

“實現量子受控非門的隱形傳輸”

“固態容錯量子計算新方案”

“實驗證實與環境無關的隱變量理論不存在”

“原子系綜量子中繼技術的理論和實驗研究”

“基於腔QED的量子信息處理器”

“概率量子克隆原理”

“量子避錯編碼” ^[5] 

Dong-Sheng Ding, Zhi-Yuan Zhou, Bao-Sen Shi &Guang-Can Guo. Single-photon-level quantum imagememory basedon cold atomic ensembles. Nat. Commun. 4. 2527(2013).

Realization of quantum Wheelers delayed-choice experiment

Jian-Shun Tang, Yu-Long Li, Xiao-Ye Xu, Guo-Yong Xiang, Chuan-Feng Li & Guang-Can Guo

Nature Photon. 6, 600–604 (2012)

Origin of Ferroelectricity in High-Tc Magnetic Ferroelectric CuO

Guangxi Jin, Kun Cao, Guang-Can Guo, and Lixin He

Phys. Rev. Lett. 108, 187205 (2012)

Realization of Reliable Solid-State Quantum Memory for Photonic Polarization Qubit

Zong-Quan Zhou, Wei-Bin Lin, Ming Yang, Chuan-Feng Li, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 108, 190505 (2012)

Molecule and Polaron in a Highly Polarized Two-Dimensional Fermi Gas with Spin-Orbit Coupling

Wei Yi and Wei Zhang

Phys. Rev. Lett. 109, 140402 (2012)

Nonlocal Memory Effects in the Dynamics of Open Quantum Systems

Elsi-Mari Laine, Heinz-Peter Breuer, Jyrki Piilo, Chuan-Feng Li, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 108, 210402 (2012)

Experimental investigation of the entanglement-assisted entropic uncertainty principle

Chuan-Feng Li, Jin-Shi Xu, Xiao-Ye Xu, Ke Li，Guang-Can Guo

Nature Physics 7,752–756(2011)

Experimental control of the transition from Markovian to non-Markovian dynamics of open quantum systems

Bi-Heng Liu,Li Li,Yun-Feng Huang,Chuan-Feng Li,Guang-Can Guo,Elsi-Mari Laine,Heinz-Peter Breuer,and Jyrki Piilo

Nature Physics 7, 931–934 (2011)

Entanglement- enhanced measurement of a completely unknown optical phase

G. Y. Xiang, B. L. Higgins, D. W. Berry, H. M. Wiseman and G. J. Pryde

Nature Photonics 5, 43–47(2011)

Experimental generation of an eight-photon Greenberger- Horne- Zeilinger state

Yun-Feng Huang, Bi-Heng Liu, Liang Peng, Yu-Hu Li, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo

Nature Communications 2, Article number:546

Exciton Polarization, Fine-Structure Splitting, and the Asymmetry of Quantum Dots under Uniaxial Stress

Ming Gong, Weiwei Zhang, Guang-Can Guo, and Lixin He

Phys. Rev. Lett. 106, 227401 (2011)(2011)

Strong and Tunable Spin-Orbit Coupling of One-Dimensional Holes in Ge/Si Core/Shell Nanowires

Xiao-Jie Hao, Tao Tu, Gang Cao, Cheng Zhou, Hai-Ou Li, Guang-Can Guo, Wayne Y. Fung, Zhongqing Ji, Guo-Ping Guo, Wei Lu

Nano Lett. 10 (8), 2956-2960 (2010)

Experimental investigation of classical and quantum correlations under decoherence

Jin-Shi Xu, Xiao-Ye Xu, Chuan-Feng Li, Cheng-Jie Zhang, Xu-Bo Zou, Guang-Can Guo

Nature Communications 1:7 doi: 10.1038/ncomms1005 (2010)

Experimental Demonstration of Photonic Entanglement Collapse and Revival

Jin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, Ming Gong, Xu-Bo Zou, Cheng-Hao Shi, Geng Chen, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 104, 100502 (2010)

First-Principles Modeling of Multiferroic RMn2O5

Kun Cao, Guang-Can Guo, David Vanderbilt, and Lixin He

Phys. Rev. Lett. 103, 257201 (2009)

Experimental Characterization of Entanglement Dynamics in Noisy Channels

Jin-Shi Xu, Chuan-Feng Li, Xiao-Ye Xu, Cheng-Hao Shi, Xu-Bo Zou, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 103, 240502 (2009)

Generation of Quantum-Dot Cluster States with a Superconducting Transmission Line Resonator

Zhi-Rong Lin, Guo-Ping Guo, Tao Tu, Fei-Yun Zhu, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 101, 230501 (2008)

Highly Reduced Fine-Structure Splitting in InAs/InP Quantum Dots Offering an Efficient On-Demand Entangled 1.55-μm Photon Emitter

Lixin He, Ming Gong, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, and Alex Zunger

Phys. Rev. Lett. 101, 157405 (2008)

Atom-Molecule Dark State: The Exact Quantum Solution

Cheng Zhao, XuBo Zou, Han Pu, and GuangCan Guo

Phys. Rev. Lett. 101, 010401 (2008)

Experimental Decoy-State Quantum Key Distribution with a Sub-Poissionian Heralded Single-Photon Source

Qin Wang, Wei Chen, Guilherme Xavier, Marcin Swillo, Tao Zhang, Sebastien Sauge, Maria Tengner, Zheng-Fu Han, Guang-Can Guo, and Anders Karlsson

Phys. Rev. Lett. 100, 090501 (2008)

Unitary Transformations Can Be Distinguished Locally

Xiang-Fa Zhou, Yong-Sheng Zhang, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 99, 170401 (2007)

Ferroelectricity Driven by the Noncentrosymmetric Magnetic Ordering in Multiferroic TbMn2O5: A First-Principles Study

Chenjie Wang, Guang-Can Guo, and Lixin He

Phys. Rev. Lett. 99, 177202 (2007)

Stimulated Emission as a Result of Multiphoton Interference

F. W. Sun, B. H. Liu, Y. X. Gong, Y. F. Huang, Z. Y. Ou, and G. C. Guo

Phys. Rev. Lett. 99, 043601 (2007)

Demonstration of Temporal Distinguishability in a Four-Photon State and a Six-Photon State

G. Y. Xiang, Y. F. Huang, F. W. Sun, P. Zhang, Z. Y. Ou, and G. C. Guo

Phys. Rev. Lett. 97, 023604 (2006)

Experimental Entanglement Distillation of Two-Qubit Mixed States under Local Operations

Zhi-Wei Wang, Xiang-Fa Zhou, Yun-Feng Huang, Yong-Sheng Zhang, Xi-Feng Ren, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 96, 220505 (2006)

Experimental Teleportation of a Quantum Controlled-NOT Gate

Yun-Feng Huang, Xi-Feng Ren, Yong-Sheng Zhang, Lu-Ming Duan, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 93, 240501 (2004)

Scalable Fault-Tolerant Quantum Computation in Decoherence-Free Subspaces

Zheng-Wei Zhou, Bo Yu, Xingxiang Zhou, Marc J. Feldman, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 93, 010501 (2004)

Experimental Test of the Kochen-Specker Theorem with Single Photons

Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Yong-Sheng Zhang, Jian-Wei Pan, and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 90, 250401 (2003)

Quantum Computation with Untunable Couplings

Xingxiang Zhou, Zheng-Wei Zhou, Guang-Can Guo, and Marc J. Feldman

Phys. Rev. Lett. 89, 197903 (2002)

Efficient Scheme for Two-Atom Entanglement and Quantum Information Processing in Cavity QED

Shi-Biao Zheng and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 85, 2392 (2000)

Probabilistic Cloning and Identification of Linearly Independent Quantum States

Lu-Ming Duan and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 80, 4999 (1998)

Preserving Coherence in Quantum Computation by Pairing Quantum Bits

Lu-Ming Duan and Guang-Can Guo

Phys. Rev. Lett. 79, 1953 (1997) ^[6] 

實驗室主任：郭光燦

實驗室常務副主任：李傳鋒

實驗室副主任：郭國平 ^[8]