中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)與光學(xué)工程系（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)下屬學(xué)系）

院系概況

中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以研究量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子計(jì)算機(jī)為目標(biāo)，開(kāi)展導(dǎo)向性基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，曾榮獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)和安徽省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)等成果，量子信息領(lǐng)域研究方向?yàn)椋毫孔用艽a及其應(yīng)用,量子通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù), 量子計(jì)算新機(jī)制研究, 量子信息基礎(chǔ)理論。

安徽省光電子科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以光電子科學(xué)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究以及高新技術(shù)研究為主要方向，在聚合物光子學(xué)、納米近場(chǎng)光學(xué)、生物光子學(xué)、纖維光學(xué)和光纖傳感等領(lǐng)域形成了自己的研究特色，取得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要研究成果，為光電子高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)。

該系承擔(dān)由郭光燦院士作為首席科學(xué)家承擔(dān)科技部“973”項(xiàng)目，國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家973計(jì)劃、中科院知識(shí)創(chuàng)新、國(guó)際合作等多種重要國(guó)家科研項(xiàng)目。量子信息團(tuán)隊(duì)為國(guó)家基金委“創(chuàng)新研究群體”。

該系在光學(xué)領(lǐng)域研究實(shí)力居國(guó)內(nèi)高校之首。已發(fā)表論文 600多篇，其中Nature 1篇、Phys.Rev.Lett. 15篇。

師資力量

該系現(xiàn)有教制職員工32人，其中中國(guó)科學(xué)院院士1人，博士生導(dǎo)師10人，中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃引進(jìn)人才2人，副教授12人。

機(jī)構(gòu)設(shè)置

研究總覽

研究領(lǐng)域簡(jiǎn)介

光子科學(xué)與光子技術(shù)是現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展的主流方向，它的興起標(biāo)志著光學(xué)已進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。自80年代以來(lái)，日趨成熟的電子技術(shù)在一些領(lǐng)域，如信息技術(shù)、能源、空間、國(guó)防等領(lǐng)域中的應(yīng)用中，越來(lái)越明顯的顯露出其固有的局限性，這種局限性并將直接影響到信息高速公路的建設(shè)。由于光子自身固有的優(yōu)越性，如與電子相比，具備1000倍的電子的信息承載能力，高出2個(gè)數(shù)量級(jí)的傳輸速率，可實(shí)現(xiàn)三維信息存取，多功能傳感，并行信息處理，109倍于電磁存儲(chǔ)容量；無(wú)接觸傳輸，抗電磁干擾等，以光子代替電子作為信息載體與能量載體已成為各國(guó)科學(xué)家的共識(shí)。目前，光子技術(shù)的重要性已在光纖通訊與量子計(jì)算，二元光學(xué)，短波光學(xué)等領(lǐng)域中體現(xiàn)出其重要性，取得了重要進(jìn)展，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和交叉創(chuàng)新理論。光子學(xué)及光子技術(shù)是具有重大發(fā)展前景的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，人們預(yù)測(cè)今年光子及光電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將可達(dá)到1030億美元。世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美、英、德、日、法等國(guó)均將光子技術(shù)視為下世紀(jì)初國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，并已作出相應(yīng)的戰(zhàn)略部署。在國(guó)內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)的研究已引起了領(lǐng)導(dǎo)層的關(guān)注，一些著名高校、研究所開(kāi)始了相關(guān)的研究，但研究方向較雜，未能形成較大的研究規(guī)模，難以與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。另一方面，國(guó)外已研制出的光子產(chǎn)品大多處于對(duì)我禁運(yùn)之列，必須依靠自身發(fā)展，因此，抓緊這一領(lǐng)域的發(fā)展工作，建立具有一定規(guī)模的光子科學(xué)與光子技術(shù)中心，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)將是一項(xiàng)具有重大而深遠(yuǎn)意義的跨世紀(jì)工程。

另外，1994年國(guó)際興起的量子信息，迄今已取得了一系列重大進(jìn)展。主要研究?jī)?nèi)容是量子通訊和量子計(jì)算。量子通訊包括量子密碼和量子隱形傳態(tài)，量子計(jì)算包括量子計(jì)算機(jī)的硬件、量子算法和量子編碼。量子密碼方面，英、美已在46公里光纖中實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的密碼傳送，歐共體的目標(biāo)是五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)量子密碼實(shí)用化，當(dāng)前的研究焦點(diǎn)是解決實(shí)用化的關(guān)鍵性問(wèn)題并研制網(wǎng)絡(luò)量子密碼體系和新型的量子安全體系；量子隱形傳態(tài)方面，歐洲、美國(guó)先后有3個(gè)小組在實(shí)驗(yàn)上取得突破，當(dāng)前的前沿課題是研究新型的量子通信原理。在量子計(jì)算硬件方面，迄今已在若干體系中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的量子邏輯門(mén)并演示出量子計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，但距實(shí)用量子計(jì)算機(jī)還相當(dāng)遠(yuǎn)。當(dāng)前的國(guó)際研究焦點(diǎn)是尋找合適的體系能實(shí)現(xiàn)更多量子比特的量子邏輯網(wǎng)絡(luò)，哪個(gè)國(guó)家在這方面取得突破，就將取得未來(lái)量子信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)地位；在量子算法方面，已研究Shor、Grover有效算法，正致力于開(kāi)拓更多有效算法；在量子編碼方面，已研究量子糾錯(cuò)、避錯(cuò)、防錯(cuò)和容錯(cuò)編碼，研究方向是尋找效率更高、克服消相干能力更強(qiáng)、更易在實(shí)際上使用的編碼?？傊孔有畔⒁殉蔀閲?guó)際學(xué)術(shù)界、各國(guó)政府、產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

我們綜合了自身優(yōu)勢(shì)并跟蹤國(guó)際前沿研究，提出了建立二十一世紀(jì)具有重大戰(zhàn)略意義的光子科學(xué)與光子技術(shù)中心，該中心具體包含了三大主要發(fā)展方向：1、新興的量子通信與量子計(jì)算。2、光子技術(shù)與器件。3、短波光學(xué)。

研究方向，內(nèi)容，目標(biāo)

(1)量子通信與量子計(jì)算

研究?jī)?nèi)容：

?量子密碼和量子通信

包括網(wǎng)絡(luò)密碼，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)用化量子密碼，多維或連續(xù)態(tài)量子密碼，光子量子態(tài)的隱形傳送，量子概率克隆等。

?量子模擬計(jì)算和量子邏輯網(wǎng)絡(luò)

包括基于核磁共振的量子邏輯網(wǎng)絡(luò)和量子模擬計(jì)算，新型的量子邏輯網(wǎng)絡(luò)方案，量子算法，量子編碼等。

?量子信息論的基礎(chǔ)理論

包括量子糾纏，量子非局域化，量子不可克隆性，量子香農(nóng)理論，量子復(fù)雜性理論等。

開(kāi)展量子信息領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)研究。近期目標(biāo)：量子密碼，量子通信，量子邏輯網(wǎng)絡(luò)和量子模擬。長(zhǎng)期目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)和實(shí)用量子通信系統(tǒng)?？偰繕?biāo)：充分發(fā)揮多學(xué)科交叉協(xié)作優(yōu)勢(shì)，理論與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，獲得一批具有國(guó)際前沿水平的研究成果，在量子通信，量子編碼和基礎(chǔ)理論等若干方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，培養(yǎng)和造就一支年齡合理，具有開(kāi)拓創(chuàng)新能力的學(xué)術(shù)骨干隊(duì)伍，建立我國(guó)量子信息科學(xué)的創(chuàng)新研究基地。

(2)光子技術(shù)與器件

研究?jī)?nèi)容：

?研究近場(chǎng)存儲(chǔ)光場(chǎng)分布函數(shù)，光場(chǎng)耦合，能量傳遞，光與介質(zhì)相互作用，建立近場(chǎng)光存儲(chǔ)模型；發(fā)展近場(chǎng)納米光學(xué)器件新方法；進(jìn)行近場(chǎng)光存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。

?進(jìn)行非線(xiàn)性光學(xué)機(jī)理存儲(chǔ)，包括電子能量轉(zhuǎn)移、局域結(jié)構(gòu)變化、雙光子激發(fā)破壞與閾值的研究；進(jìn)行多灰階高密度存儲(chǔ)原理實(shí)驗(yàn)。

?光場(chǎng)變換的理論方法和設(shè)計(jì)，光場(chǎng)變換設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)、二元光子器件用于ICF光場(chǎng)束勻化的器件工藝試制、激光直寫(xiě)二元微米浮雕結(jié)構(gòu)研究。

?摻雜聚合物光學(xué)特性及發(fā)光動(dòng)力學(xué)、聚合物光纖放大器、激光器，光線(xiàn)光柵ASE光源研究。

?光通信中激光波長(zhǎng)鎖定器，窄波長(zhǎng)激光器、寬帶光源等關(guān)鍵元器件的研究。

?光子力學(xué)效應(yīng)在生物工程和材料改性中的應(yīng)用。強(qiáng)激光沖擊波特性及其對(duì)靶材強(qiáng)度影響的研究。

目標(biāo)為：建立近場(chǎng)光學(xué)和雙光子存儲(chǔ)理論模型。取得一些具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利；進(jìn)行近場(chǎng)存儲(chǔ)和雙光子存儲(chǔ)原理實(shí)驗(yàn)，爭(zhēng)取前兩年達(dá)到單盤(pán)存儲(chǔ)容量50GB/cm2，五年內(nèi)達(dá)到單盤(pán)存儲(chǔ)容量100GB/cm2。建立超高密度存儲(chǔ)的原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

完成適用于光波面整形變換的高指標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，重點(diǎn)研究弱位相耦合近似法，力爭(zhēng)2000年之后能有工藝條件的改進(jìn)，在工藝上試作相干并束元件和光場(chǎng)整形元件。

基于光子作為信息載體，探索下世紀(jì)光信息類(lèi)元器件基本物理過(guò)程；研制在經(jīng)濟(jì)、國(guó)防中有重大應(yīng)用的幾種關(guān)鍵元器件。二元光子器件、抗激光涂層、新型光纖器件用于國(guó)防、能源、信息重大領(lǐng)域及光子力學(xué)對(duì)材料和生物作用的技術(shù)成果進(jìn)入市場(chǎng)。建立光子技術(shù)與器件的研究基地。

(3)短波光學(xué)

研究?jī)?nèi)容：

?X射線(xiàn)和真空紫外光與光學(xué)表面的相互作用機(jī)理研究，X射線(xiàn)全息顯微術(shù)及應(yīng)用研究。

?新型短波色散元件的設(shè)計(jì)、制作工藝及檢測(cè)方法研究。

?超光滑表面加工的新原理和新方法研究。

?短波段的新型鍍膜材料，高反射率膜系設(shè)計(jì)的新原理、新方法及膜材料與基底的界面擴(kuò)散對(duì)反射率的影響等研究。

?強(qiáng)光作用下導(dǎo)致的光學(xué)元件（材料）的非線(xiàn)性不均勻性，溫度效應(yīng)與破壞機(jī)理研究。

目標(biāo)為：發(fā)展短波光學(xué)科學(xué)與技術(shù)，研究和開(kāi)發(fā)新型短波光學(xué)元件與儀器，建立我國(guó)短波光學(xué)研究基地。

重大獎(jiǎng)項(xiàng)

2003年度何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)郭光燦

2003年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng) 郭光燦段路明 鄭仕標(biāo) 周正威 張永生

2006年度安徽省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)韓正甫 李傳鋒 黃運(yùn)鋒 郭國(guó)平 郭光燦

2005年度安徽省自然科學(xué)二等獎(jiǎng) 明海 張其錦 謝建平 王沛 等