中国科大潘建伟、陆朝阳等在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源，综合性能达到国际最优，为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息技术奠定了科学基础。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了这一研究成果，并在美国物理学会的Physics网站专门撰文介绍。量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件，又被称为“人造原子”，原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术，单光子器件必须同时满足三个核心性能指标：单光子性、高全同性和高提取效率。尽管从2000年开始，国际上许多研究机构（包括加州大学、斯坦福大学、剑桥大学等）对量子点光学调控进行了长期和大量的探索，然而这三个核心指标一直无法得到同时满足，因而成为固态量子光学领域15年来悬而未决的重大挑战。
最近，中国科大潘建伟、张军等和英国牛津大学的同事合作，实验实现了68 Gbps的高速量子随机数发生器，相关论文发表于仪器领域权威期刊《科学仪器评论》[Rev. Sci. Instrum. 86, 063105 (2015)]。美国著名的科技评论杂志MIT Technology Review以“世界最快的量子随机数发生器在中国诞生（World's Fastest Quantum Random Number Generator Unveiled in China）”为题对该项工作进行了报道。该成果为未来超高速量子密码系统的量子随机数需求提供了可行的解决方案。
中国科大潘建伟、张强等和清华大学马雄峰合作在国际上首次实验演示了高容错率量子密钥分发，他们在50公里的光纤链路上，误码率达29%的条件下仍然获得了安全密钥，相关结果近期发表在国际权威物理学期刊《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett. 114, 180502 (2015)]。Rev. Lett. 114, 180502 (2015)]。量子密钥分发从原理上保证了通信的绝对安全性。在量子密钥分发协议的安全性分析中，通常认为错误来自于信道噪声和窃听两个方面。当误码率超过一定界限，通信将不再安全。例如，著名的BB84协议的误码率极限是25%，而当前能够安全成码的量子密钥分发系统的误码率都在10%以下。一个高容错率的量子密钥分发系统能够容忍更多的环境噪声和更高的误码率，此前很多不保密的环境，如果使用高容错率的协议，也能实现安全的量子密钥分发，所以获得高容错率量子密钥分发协议一直以来都是量子密码学界的一个研究热点，大量的关于高容错率量子密钥分发协议被提出，然而遗憾的是，这些协议大都难以实验实现。
中国科大潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作，在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射，连接了量子光学和二维材料这两个重要领域，打开了一条通往新型光量子器件的道路。该工作于北京时间5月5日在线发表在《自然》杂志子刊《自然•纳米技术》上。同期的“新闻视角”（News & Views）栏目撰文评论该工作“开辟了一个新的研究领域”。自从2004年曼彻斯特大学的Geim和Novoselov成功制备石墨烯（即单原子层碳）以来，其美妙的物理内涵和优异的性质引发了对基础和应用研究的热潮。然而石墨烯的电子结构中不具备能隙，限制了其在光电器件方面的应用。最近，一类新型的有直接带隙的类石墨烯材料：单原子层过渡金属硫化物（如MoS2, WSe2等），由于其独特的光电性质受到广泛的关注。然而，此前国际上所有的关于单原子层二维材料的研究都集中于经典光学领域，还未在实验上观察到如光子反聚束等量子光学现象。
图书馆VIP潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队在国际上首次实现量子机器学习算法。日前，国际权威物理学期刊《物理评论快报》发表了这一论文[Phys. Rev. Lett. 114, 110504 (2015)]。这是量子计算应用于大数据分析和人工智能领域的开创性实验工作。 机器学习是人工智能的核心，通过使机器模拟人类学习行为，智能化地从过去的经历中获得经验，从而改善其整体性能，重组内在知识结构，并对未知事件进行准确的推断。机器学习在科学和工程诸多领域都有着非常广泛的应用，例如金融分析、数据挖掘、生物信息学、医学诊断等。生活中常见的一些智能系统也广泛使用机器学习算法，例如电子商务、手写输入、邮件过滤等。
日前，中国科大潘建伟、陆朝阳等组成的研究小组，在国际上首次发展了量子光学实验方法动态调控“人造原子”的单光子发射，在两能级原子体系中通过多激光缀饰态和量子干涉机理消除自发辐射谱线，证实了多光子ac斯塔克效应和自发辐射相干理论，为固态体系单性能单光子源和量子计算的研究开辟了新途径。研究成果发表在3月6日出版的《物理评论快报》上，并被选为“编辑推荐”（Editor’s suggestion）论文重点推介。该工作受到审稿人高度评价：“尽管这个量子光学现象在20年前已经预言，且具有了很大的影响力，但从未被观测到过”、“这是一个十分漂亮的实验工作，揭示的物理现象十分清晰”。
图书馆VIP潘建伟教授及其同事陈帅、邓友金等在超冷原子量子模拟领域取得重要进展。他们在超冷铷原子形成的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体系中，首次在实验上精确测量了该体系完整的激发谱特性，发现并深入研究了该激发谱中“旋子-声子”结构的性质。该实验除进一步揭示了自旋-轨道耦合体系超流性质外，更为重要的是首次揭示弱且短程的相互作用体系可以具有旋子形式的激发谱，为今后强关联体系的量子模拟提供新的途径。该成果以“Softening of Roton and Phonon Modes in a Bose-Einstein Condensate with Spin-Orbit Coupling”为题发表于3月13日出版的《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 105301 (2015)]上。
近日, 中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与信息研究部陈增兵教授研究组结合诱骗态和测量设备无关的量子密钥分发技术，提出了一个可以在百公里量级分发后选择多光子纠缠态并进行多方量子通信的实用化方案，在实用化、远距离多方量子通信方面迈出了重要的一步。该研究成果发表于3月6日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 090501 (2015)] 上。多方量子通信旨在为多用户保密通信提供基于量子力学原理的安全性。自M. Hillery等于1999年提出多方量子通信方案后，这一研究方向成为了量子通信研究领域中的一个重要课题，其可能的应用范围涵盖多方秘密会议、远程投票、网上选举等。
最近，图书馆VIP潘建伟教授及其同事张强、陈腾云与中科院上海微系统所和清华大学的科研人员合作，继去年实现测量器件无关量子密钥分发，解决单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患之后，成功将该系统的安全距离扩展至200公里，创下新的世界纪录。该研究成果发表在11月7日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 113, 190501 (2014)]上。
最近，中国科大潘建伟教授及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组采用光子级联编码的方式实现了对于任意噪声都具有高容错率的薛定谔猫态，朝着实现大尺度量子网络乃至宏观纠缠态迈出了重要一步。该研究成果发表在5月期的国际权威学术期刊《自然·光子学》上 [Nature Photonics 8, 364-368 (2014)]。所谓“薛定谔猫（Schrödinger's Cat）”是奥地利物理学家、量子力学创始人之一埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个假想实验，即在特殊的设定环境下，猫的生死状态取决于探测结果，未探测时处于“纠缠状态”。尽管在宏观世界这只是一个假想实验，但物理学家们已经在微观世界成功制备出各种各样的薛定谔猫态，并将其运用到量子力学基本问题检验、量子精密测量、量子容错计算以及分布式量子计算等任务中。