主要研究领域

 
  • 实验方向：研究自发参量下转换（SPDC）系统在量子信息领域的应用。我们可以通过偏振态、动量、时间、路径等自由度来编码量子比特，制备多光子/高维量子纠缠，实现量子信息处理器。
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  • 理论方向：量子光学，量子信息，量子力学基本原理。
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    研究方向简介

  • 量子计算：1982年，美国著名物理物学家理查德费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。紧接其后，1985年，英国物理学家大卫杜斯提出了量子图灵机模型。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。具体实现量子计算机，包括硬件和软件两个方面。硬件即选择何种物理体系实现量子态工程，普适的量子逻辑门操作，及量子测量等。而软件方面则是利用量子力学的基本原理设计开发解决NP问题的量子算法，其优越性远超越经典算符。最重要的量子算法是针对NPC问题。我们课题组则从以上两个方面研究量子计算，硬件方面：选择光子作为量子信息的载体，利用线性光学体系实现量子信息处理，软件方面：利用量子行走设计开放新型量子算法。
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  • 量子行走：量子行走在量子信息中有着广泛的应用，如利用量子行走开发针对无序数据库的搜寻算法, 正是因为其拥有优于经典的特性，导致携带信息的量子态的扩散速度与经典相比有二次方式的增长。而我们课题组将量子行走作为一个在线性光学体系中易于实现的重要工具，在这方面的工作分为两个层面：第一，用不同物理体系实现量子行走， 研究量子行走的物理意义；第二，利用量子行走相较于经典的不可比拟的优势，将量子行走作为一个普适的量子信息处理平台，应用于量子模拟，量子测量和量子态工程等方面。薛鹏教授关于量子行走的学术报告请见这里。
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  • 量子计量：人类社会的发展进程从某种意义上讲就是测量技术不断发展进步的过程。在科学实验以及一些重要的应用中，人们利用光的干涉以及激光等手段大大提高了测量的精度。 由于经典的测量手段受到经典物理的限制，使得测量精度有着不可逾越的极限。近年来科研工作者提出利用量子特性来研究提高计量学的精度---量子计量学。量子的方法可以使人们以超越经典物理极限的精度实现某些物理学参量的测量。如何突破经典极限，并向海森堡极限逼近，在近些年来一直是很活跃的研究方向。我们课题组在这方面的工作分为两个测量：第一，实验上在线性光学体系中实现高精度的量子测量，包括投影测量，广义测量和量子弱测量等；第二，利用纠缠及量子反馈控制等方法在噪声信道中提供测量精度，突破经典极限。
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  • 量子关联：1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出了著名的EPR佯谬，他们以量子力学基本原理为基础，推导出与经典理论中的定域实在论相矛盾的结论，对量子力学提出了质疑。除了定域实在性，量子力学还与经典的语境实在性相互矛盾，即量子力学中的关联具有互文性。量子关联是量子信息中最重要的资源，是量子信息与经典不同的根源，是实现一切量子信息处理过程的基础。我们课题组也将量子关联作为重要的科研方向之一，在这方面的工作分为两个层面：第一，利用量子关联实验验证量子力学基础理论；第二，量子关联的度量及其在量子信息处理中的应用。
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    主持和参与的科研项目

  • 基于开放量子体系的非厄米物态调控（2023/12-2028/11），国家重点研发计划“物态调控”重点专项，主持
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  • 非厄米量子体系的构筑和操控及其在量子信息中的应用（2023/1-2026/12），国家自然科学基金，主持
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  • 量子行走的理论与实验研究（2021/1-2025/12），国家自然科学基金，主持
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  • 科学计算与物理系统模拟研究（2020/1-2022/12），NSAF联合基金，参与
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  • 基于时间域的量子行走及其应用的实验研究（2017/1-2020/12），国家自然科学基金，主持
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  • 量子信息处理器的设计与开发（2016/7-2019/6），江苏杰出青年基金，主持
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  • 全光量子信息处理器的实验研究（2015/1-2018/12），国家自然科学基金，主持
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  • 腔阵列中纠缠特性和多体问题及其在量子模拟中的应用（2012/1-2015/12）， 国家自然科学基金，主持
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  • 基于新材料的半导体量子点及其在量子信息和量子计算中的应用 （2010/1-2010/12），国家自然科学基金，主持
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  • 可扩展的一维及高维量子随机行走及其物理实现（2011/1-2013/12），国家自然科学基金，主持
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  • 基于H-terminated硅晶半导体量子点实现量子计算（2011/1-2013/12），江苏省自然科学基金，主持
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  • 大规模、一维及高维量子随机行走及其物理实现（2011/1-2013/12），高等学校博士学科点专项科研基金，主持
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  • 基于新材料的半导体量子点及其在量子信息和量子计算中的应用（2012/1-2015/12），教育部留学回国人员科研启动基金，主持
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  • 江苏省六大人才高峰计划（2014/1-2016/12），主持
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  • 量子通信网络和量子仿真关键器件的物理实现（2011/1-2015/12），国家重点基础研究发展计划（973计划），学术骨干参与