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尚光·物理第二期:量子調控和精密測量

來源: 發布時間:2019-06-18 17:53:44

 

  日程安排 

主講嘉賓

專題名稱

時間

地點

陸朝陽 教授

光量子信息技術

61810:00--11:30

1號樓
多功能廳

石發展 教授

固態單自旋量子計算和精密測量 

62509:00--11:30

韓春好 研究員

北鬥系統與相對論時空度量

62809:00--11:30 

張衛平 教授

  追光之旅:從量子光學,原子光學到量子精密測量

62814:00--16:00 

 

  專題嘉賓和內容介紹 

  1.專題名稱:光量子信息技術 

  主講嘉賓:陸朝陽 教授 

  陸朝陽,劍橋大學物理學博士,中國科學技術大學教授。長期致力于量子物理和量子計算的研究,在包括《近代物理評論》1篇、《自然》和《科學》5篇、《自然》子刊11篇、《美國科學院院刊》4篇、《物理評論快報》30篇等學術期刊發表論文70余篇,被引用7900余次。作爲主要作者的研究成果入選了2015年英國物理學會評選的國際物理學年度突破榜首,兩次(20162017)入選美國光學學會評選的國際光學重要進展,四次(2007201220152017)入選兩院院士評選的年度中國科技十大進展新聞。2011年入選丘吉爾學院Tizard Fellow、首批中組部國家青年千人計劃,2012年獲得首批國家自然科學優秀青年基金,2013年入選上海市千人計劃,2014年獲得香港求是傑出青年學者獎,2015年獲得國家傑出青年科學基金、國家自然科學一等獎,2016年被《自然》評爲“中國科學之星”,並入選美國光學學會會士,2017年獲得中國青年五四獎章、歐洲物理學會菲涅爾獎(Fresnel Prize)、TR35中國科技創新青年,2018年作爲量子衛星團隊成員獲得美國科學促進會(AAAS)克利夫蘭獎(Newcomb Cleveland Prize),2019年獲得中國物理學會黃昆半導體物理獎,入選萬人計劃科技創新領軍人才。現任國際量子通信、測量與計算學會執委會委員、《科學通報》副主編、英國物理學會Quantum Science and Technology編委、Wiley旗下Advanced Quantum Technology編委、Cell Press旗下iScience編委、中國激光雜志社青年編委會主任等職務。 

  內容摘要: 

  Quantum computers can in principle solve certain problems faster than classical computers. Despite substantial progress in the past decades, building quantum machines that can actually outperform classical computers for some specific tasks—a milestone termed as “quantum supremacy”—remained challenging. Boson sampling has been considered as a strong candidate to demonstrate the “quantum supremacy”. The challenge for realizing a large-scale boson sampling mainly lies in the lack of perfect quantum light sources. To this end, using single semiconductor quantum dot deterministically coupled to elliptical micropillars, we produced polarized single photons with near-unity purity, indistinguishability for >1000 photons, and high extraction efficiency—all combined in a single device compatibly and simultaneously [PRL 116, 020401 (2016)]. We built boson sampling machines with increasingly large number of photons to race against classical computers [Nature Photonics 11, 365 (2017)]. We also developed SPDC entangled two-photon source with simultaneously a collection efficiency of 97% and an indistinguishability of 96% between independent photons [PRL 121, 250505 (2018)]. The probabilistic nature of SPDC could be overcome using cascaded transition of a single quantum dot embedded in a broadband microcavity [PRL 122, 113602 (2019)]. 

  

  2. 專題名稱:固態單自旋量子計算和精密測量

  主講嘉賓:石發展 教授

  石發展,中國科學技術大學特任教授,主要研究方向爲單自旋量子計算和精密測量,及在物理、生命科學等領域的交叉應用。在自主研制的科研譜儀上完成的實驗成果相繼發表在Science, Nature Methods/Physics /Commun., Phys. Rev. Lett.等雜志上。科學成果包括固態單自旋光探測磁共振譜儀研制,單分子磁共振譜學和成像,量子相幹保護和高保真度量子操控等。

  目前負責承擔科技部重大專項青年項目(蛋白質機器專項),基金委面上項目、重大研究計劃重點項目和優青,中組部萬人計劃青年拔尖人才等。

  獲獎:

  2014年亞太電子順磁共振學會(APES)青年科學家獎

  2017年國際順磁共振學會青年研究學者獎(首位獲獎華人)

  2017年中國生物物理學會頒發的“貝時璋青年生物物理學家獎”

  內容摘要:

  量子計算和量子精密測量作爲量子信息的兩大領域,近年來相關資源投入和研究進展都在同步快速增長。各種可用于承載量子信息的物理體系被科研工作者提出並深入研究,固態單自旋就是其中一類。基于金剛石中氮-空位點缺陷爲信息載體的單自旋量子體系以其室溫相幹時間長,操控精度高等獨特優勢備受關注。作爲新興領域,基于此體系量子計算和精密測量都取得重要進展。此報告將首先簡介固態單自旋量子計算的主要進展,包括相幹保持、高保真度量子操控、量子算法等。

  在量子計算的研究基礎上,單自旋量子精密測量被提出並迅速得到廣泛研究。單自旋量子精密測量能夠通過自旋及其相互作用的檢測對納米尺度小分子甚至單分子進行結構和功能的研究,可用于研究二維材料的磁學性質及

  其物理機制等。以金剛石單自旋爲傳感器的新型磁共振技術逐步將磁共振研究領域推進到單分子及納米尺度,其正成爲磁共振領域新一輪科學增長的基礎技術支撐,在物理、化學及生命科學等領域有廣泛應用前景。

  

  3.專題名稱:北鬥系統與相對論時空度量 

  主講嘉賓:韓春好 研究員 

  韓春好1990年南京大學天文系博士研究生畢業,北京衛星導航中心研究員,信息工程大學博士生導師。長期從事相對論時空參考系、衛星導航及時間頻率領域的教學科研和工程研制建設工作,曾任 IAU/BIPM“計量學與時空參考系相對論”聯合委員會成員,ITUUTC未來”議題中方代表、亞太電聯協調人和起草組主席。主持國家和軍隊重大項目多項,榮獲“新中國軍事測繪60年突出貢獻獎”、“中國天文學會90年突出貢獻獎”,“北鬥二號工程建設突出貢獻獎”、享受國務院政府特貼。代表作《時空測量原理》。 

  內容摘要: 

  彙報了北鬥衛星導航系統和時間基准的進展,討論介紹了《時空度量原理》的九個基本公設、相對論時空參考系和時空度量的基本問題。 

    

  4.專題名稱:追光之旅:從量子光學,原子光學到量子精密測量 

  主講嘉賓:張衛平 教授 

  張衛平,上海交通大學致遠講席教授。中國科學院上海光學精密機械研究所獲博士學位。先後任新西蘭Auckland 大學 UGC 博士後,澳大利亞ARC Fellow,美國Arizona 大學 Associate Research Professor,清華大學百人計劃教授,華東師範大學終身特聘教授。他是長江學者,國家傑青,國家973計劃、國家重點研發計劃項目首席科學家,國務院學位委員會學科評議組成員,國家自然科學基金委數理學部戰略規劃專家組成員。他也是中國光學學會光量子科學與技術專業委員會主任,中國物理學會理事、量子光學專業委員會副主任。美國光學學會OSA Fellow、中國光學學會COS Fellow。獲中國物理學會饒毓泰物理獎、國家十一五科技計劃執行突出貢獻獎、美國物理學會Outstanding Referee Award等榮譽。2014年當選美國物理學會國際權威雜志Physical Review Letters (PRL) 學部副主編。在國際一流雜志發表論文近200余篇,包括PRL32篇, Nature子刊 Optica 3篇,專著1部。 

  內容摘要: 

  信息科學與技術的進步與光學的發展一直是相互交叉,相互促進,彼此推動的。特別是現代光學的幾個前沿分支的開拓都與人類在信息科學領域的技術需求密切相關。例如量子光學對光通信與量子信息研究的推動,原子光學研究成果原子鍾、原子陀螺儀在全球定位系統(GPS)、慣性導航中的應用等,都是這些發展的典範。 

  在這個報告中,我將沿著科學發展的自然軌迹,融彙自己的學術生涯經曆,回顧量子光學、原子光學從最初的探索光及其與物質相互作用的本質,到現在的拓展量子信息科學與量子操控研究的幾個發展飛躍的科學曆程。同時將重點介紹我們多年來在量子光學與原子光學領域,特別是在光子與原子量子操控方面的長期不懈的努力以及所取得的研究成就,這些包括非線性原子光學的創立、光-物質量子態的量子操控、量子光學與原子光學的融合以及在推動信息科學與精密測量科學新發展等方面的內容。在此基礎上,將展望與分析量子操控這一前沿方向未來的發展趨勢,以及推動原子分子與光物理、量子信息、量子計量學等學科領域交叉滲透而帶來的新機遇。