承志围绕量子纠缠、量子保密通信和量子物理基础检验开展了系统性的实验工作,取得了大尺度量子物理基础检验和广域量子通信等领域的关键突破,并在此基础上将量子保密通信技术带入现实应用。首次实现百公里诱骗态量子密钥分发,打开了实用化量子通信的大门,后续应用于京沪干线光纤量子通信骨干网;先后实现了可穿透大气层、百公里级自由空间量子通信等地基验证实验。在此基础上,作为量子科学实验卫星项目科学应用系统总师和卫星系统副总师,彭承志主持完成了星上量子载荷和地面科学应用系统的研制,实现了三大既定科学目标并开展系列拓展实验,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础;他还进一步将发展的量子态操控和传输技术应用于超导量子计算和量子精密测量研究中,如打破中国国外针对高精密超导比特控制电路的垄断,帮助合作者实现了超过60比特可编程超导量子处理器并演示量子计算优越性、星地高精度时频传递的地基验证等。

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