潘建伟主要从事量子物理和量子信息等方面的研究。作为国际上量子信息实验研究领域开拓者之一，他是该领域有重要国际影响力的科学家，取得了一系列有重要意义的研究成果。首次实验实现量子隐形传态及纠缠交换、终端开放的量子隐形传态、复合系统量子隐形传态、16公里自由空间量子隐形传态。首次实现三、四、五、六、八光子纠缠。首次实验验证GHZ定理。提出利用现有技术可实现的量子纠缠纯化方案，并完成实验实现。实现突破大气等效厚度的量子纠缠和量子密钥分发。先后实现绝对安全距离超过100公里和200公里的量子密钥分发及全通型量子通信网络。提出基于冷原子量子存储的高效量子中继器方案，并完成实验实现。利用冷原子系综实现高品质的单光子和纠缠光子的量子存储。利用多光子纠缠实现重要的量子算法和突破经典极限的高精度测量。实现任意子分数统计的量子模拟。

2003年，潘建伟所在的实验室实现了自由传播光子的隐形传态，使得量子隐形传态能应用在更加广泛的量子通信和量子计算中；2004年，在首次实现五光子纠缠的基础上，实现了一种更新颖的量子隐形传态，即终端开放的量子隐形传态，为奠定分布式量子信息处理的基础作出了贡献；2006年，首次实现了两光子复合系统量子隐形传态；2008年，首次实现了光子比特与原子比特间的量子隐形传态。潘建伟和其他量子物理学家一起，为人类一点点开启量子世界之窗。 

利用冷原子系综实现高品质的单光子和纠缠光子的量子存储。利用多光子纠缠实现重要的量子算法和突破经典极限的高精度测量。实现任意子分数统计的量子模拟。

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。《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。 

由于潘建伟及其同事在量子信息实验领域的系统性工作，他分别被重要综述杂志Phys. Rep.和Rev. Mod. Phys.邀请撰写有关量子通信和多光子纠缠操纵的实验综述论文，其中后者是中国大陆科学家在该刊发表的第一篇实验综述论文。

潘建伟等采用冷原子系综成功研制出百毫秒级高效量子存储器，为远距离量子中继系统的构建奠定了坚实基础。该成果近日发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上。

中国量子计算机诞生

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。2017年5月3日，该研究团队在上海正式发布了这一系列研究成果。潘建伟教授在现场宣布，在光学体系，研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，利用高品质量子点单光子源构建了世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机。在光子体系，潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平，并于2016年底把纪录刷新至十光子纠缠。在此基础上，团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。