2月２５日，科技部在京公布２０１５年度中国科学十大进展，我校“实现单光子多自由度量子隐形传态”、“实现对单个蛋白质分子的磁共振探测”两项成果入选。自２００５年“中国科学十大进展”评选活动举办以来，我校共有9项成果入选，位列全国高校第一。
实现单光子多自由度量子隐形传态
量子隐形传态在概念上非常类似于科幻小说中的“星际旅行”，可以利用量子纠缠把量子态传输到遥远地点，而无需传输载体本身。量子隐形传态作为量子信息处理的基本单元，在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用，是当前国际学术界量子信息实验领域的重要研究热点。其中多自由度的量子隐形传态作为发展可拓展量子计算和量子网络技术的必经途径，是近二十年来量子信息基础研究领域的一个巨大挑战。
潘建伟院士领衔的研究团队选取单光子自旋和轨道角动量作为研究对象，发展了多项新颖的多粒子多自由度的纠缠操纵技术，设计了利用单光子非破坏测量技术实现自旋和轨道角动量多自由度贝尔态测量的新方案，成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件，突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限，搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台，成功实现了多自由度量子体系的隐形传态。这项工作打破了国际学术界从1997年以来只能传输基本粒子单一自由度的局限，为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实的基础。这一研究以封面标题的形式发表在2015年2月《自然》杂志上。国际量子光学专家Wolfgang Tittel教授在同期《自然》撰文评论：“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步，并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元”。该成果已被英国物理学会（Institute of Physics）新闻网站《物理世界》（Physics World）评为2015年度国际物理学领域的十项重大突破之榜首（“Breakthrough of the Year”），并入选两院院士评选的2015年度“中国十大科技进展新闻”。
实现对单个蛋白质分子的磁共振探测
在纳米尺度上直接测量单个分子的组成、结构及动力学性质，是当今物质科学探索的发展趋势。自旋磁共振是重要的物质科学研究手段，在物理、化学、生物及医学等领域有广泛的应用。然而基于磁电感应探测原理的传统磁共振技术，通常只能测量毫米尺度以上百亿个分子系综的统计平均性质，无法实现对单个分子的直接测量。
杜江峰院士领衔的研究团队将量子操控技术应用于单分子磁共振研究，解决了通往这一目标的若干关键问题：（1）选取金刚石单自旋作为磁量子探针，其原子尺寸满足单分子探测的要求；（2）利用其发展的高阶动力学解耦技术有效抑制了噪声影响、显著提升了探针性能，达到了单自旋探测灵敏度；（3）通过精确的量子操控将被测单分子自旋的极微弱磁信号转化为自旋量子干涉仪的相位信息并通过光学手段加以读出。基于上述突破，于国际上首次获取了单个蛋白质分子（直径约5纳米）的顺磁共振谱，并解析出其动力学信息。这一成果成功将电子顺磁共振技术分辨率从毫米推进到纳米，灵敏度从1010分子推进到单个分子。该成果3月6日发表在《科学》杂志上。同期《科学》“展望”栏目专文报道评价“此工作是通往活体细胞中单蛋白质分子实时成像的里程碑”。该成果已入选教育部组织评选的2015年度“中国高等学校十大科技进展”。
据悉，中国科学十大进展遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。2015年度共收集整理256项进展。科技部基础研究管理中心邀请中国科学院院士、中国工程院院士、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家对30项候选进展进行函选投票。最后，遴选出了2015年度“中国科学十大进展”。
此次入选2015年度中国科学十大进展的还有：理论预言并实验验证外尔半金属的存在；揭示埃博拉病毒演化及遗传多样性特征；实现对反物质间相互作用力的测量；探测到宇宙早期最亮中心黑洞质量最大的类星体；发现东亚最早的现代人化石；揭示人类原始生殖细胞基因表达与表观遗传调控特征；解析细胞炎性坏死的关键分子机制；研制出碳基高效光解水催化剂。
（科研部、新闻中心、量子信息与量子科技前沿创新中心、合肥微尺度物质科学国家实验室、物理学院）
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