项目名称：量子不确定性关系及其在量子信息处理中的应用

提名者：安徽大学

提名意见：本项目围绕“量子不确定性关系及其在量子信息处理中的应用”这一课题，开展了一系列国际前沿性研究工作，取得了以下重要科学发现：1、提出新的三体量子熵不确定关系，构建更加紧致的不确定关系下界；2、量化中微子振荡中的量子性及其熵不确定关系；3、揭示具有Dzyaloshinskii-Moriya作用的海森堡自旋模型的量子不确定关系的演化规律及其调控。

项目5 篇代表性论文发表在国内外物理权威期刊如 Phys. Rev. A、Eur. Phys. J. C和Front. Phys.等，被Phys. Rev. Lett.、Optica、Eur. Phys. J. C、Phys. Rev. A等多种国际著名期刊SCI他引162次，产生了重要影响。本项目具有较强的系统性，取得了一系列的创新性研究成果，推动了量子不确定关系的理论和实验研究、量子密钥分发安全性以及高保真度量子测量和量子通信等前沿研究方面向前发展。同意提名该项目申报2023年自然科学奖。

项目简介：本项目属于量子信息基础研究和量子信息处理研究领域，紧密联系实用化量子通信的信息安全传输。量子通信是利用量子叠加态和纠缠进行信息传递的新型通信方式，基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证。量子不确定性关系在量子秘钥分发安全性分析、量子随机数产生、量子隐形传态、量子精密测量等方面承担重要角色，具有重要的研究价值和应用前景。量子不确定性关系的下界对测量任意非对易物理量的预测结果的精度具有极高的预判性，可用来确保量子随机数产生的真正随机性。同时，也提供了量子密钥分发中密钥生成率的阈值，从而探测是否存在窃听行为，保证绝对安全的量子通讯。

针对多体多观测量不确定关系及其在量子信息处理中的应用的核心科学问题，项目组开展长期的系统研究，取得了重要科学发现概括为以下三点：(1) 提出新的量子熵不确定关系; (2) 量化中微子系统的量子性及其不确定性关系; (3) 揭示海森堡自旋体系下的量子不确定性的演化规律及其调控。项目研究成果以论文形式发表在Phys. Rev. A、Eur. Phys. J. C、Front. Phys.等国内外权威SCI期刊。5篇代表性论文受到了包括Phys. Rev. Lett.、Optica、Eur. Phys. J. C、Phys. Rev. A等20余种国际知名SCI 期刊的多次正面引用和充分肯定。研究成果获得国内外同行的高度认可，产生了重要的影响力。

代表性论文专著目录：

(1). F. Ming, D. Wang, X.G. Fan, W.N. Shi, L. Ye, and J.L. Chen, Improved tripartite uncertainty relation with quantum memory, Phys. Rev. A 102, ****** (2020)；

(2). B.F. Xie, F. Ming, D. Wang, L. Ye, and J.L. Chen, Optimized entropic uncertainty relations for multiple measurements, Phys. Rev. A 104, ****** (2021)；

(3). D. Wang, F. Ming, X.K. Song, L. Ye, and J.L. Chen, Entropic uncertainty relation in neutrino oscillations, Eur. Phys. J. C 80, 800 (2020)；

(4). F. Ming, X.K. Song, J. Ling, L. Ye, and D. Wang, Quantification of quantumness in neutrino oscillations, Eur. Phys. J. C 80, 275 (2020)；

(5). Ying-Yue Yang, Wen-Yang Sun, Wei-Nan Shi, Fei Ming, Dong Wang, and Liu Ye, Dynamical characteristic of measurement uncertainty under Heisenberg spin models with Dzyaloshinskii-Moriya interactions,Front. Phys. 14(3), ***** (2019).

主要完成人：王栋、叶柳、宋学科、明飞

主要完成单位：安徽大学

公示时间：2024.2.1-2024.2.7