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杜江峰教授及其研究组

杜江峰教授,长江学者,国家杰出青年科学基金获得者和“973计划”项目首席科学家,是我国最早从事量子计算实验研究的科研工作者之一。杜江峰教授及其研究组一直致力于使用磁共振技术进行量子计算的实验研究以及相关基本物理问题的研究,已在《Nature》,《Physical Review Letters》等学术刊物上发表相关论文60余篇,其中《Nature》1篇、《Physical Review Letters》7篇,且均为实验文章。迄今为止,发表论文SCI他引达600多次。杜江峰教授及其研究组获得的研究成果主要涉及以下几个方面:

量子调控的实验研究方面:首次在真实固态体系中实现了最优动力学去耦,极大的提高了量子相干保存时间。论文发表于2009年10月29日《Nature》杂志,题为“通过最优动力学解耦方法保存固态体系中电子自旋量子相干”。同期《自然》杂志的《新闻与展望》栏目发表专文评述并指出:“杜江峰及其同事的研究表明,通过精巧的脉冲控制,可以使固态电子自旋量子比特体系的这种不利因素降到最小,从而大大减少了量子体系中量子信息的流失。他们所使用的量子相干调控技术被证明是一种可以帮助人们理解并且有效对抗量子信息流失的一个重要资源,所取得的研究进展之重要性在于极大提升了现实物理体系的性能,从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”

基本物理问题的实验研究方面:在国际上首次完成了混合量子态的几何量子相位的实验观测( Physics Review Letters 91, 100403(2003))。研究表明,混合态的几何相不仅与系统的拓扑性质有关,而且与量子态的纯度有关;该工作被Physical Review Letters审稿人认为“为量子力学在系综中的一个重要的基本理论提供了实验证据”,“为今后实现高精度、低噪声、自容错的量子计算机指明了新的研究方向。”随后,利用核磁共振技术,在世界上首次从实验上证明传统量子绝热理论的标准判据是既非充分又非必要(Physics Review Letters 101,060403(2008)),从而在国际上首次从实验角度澄清了这一争论,促进了人们对这一基本物理概念的认识。

量子模拟的实验研究方面:首次提出了一个新的大数质因子分解绝热量子算法,并在实验上成功地分解了目前量子计算领域成功分解的最大的数-21(Physical Review Letters 101, 220405 (2008))。这一研究成果被Physical Review Letters审稿人认为“是量子计算的重要进展”。随后, 实验上第一次观测了一个复杂量子体系(同时包含二体和三体相互作用)基态的有趣性质,即纠缠的量子相变过程,同时采用量子信息技术中量子纠缠见证的手段探测了由于三体相互作用导致的一类新的不能被传统的两自旋相关函数探测的量子相变(Physical Review Letters 103, 140501 (2009))。审稿人认为“实验所获得的结果是有趣的、新颖的”,并且深信“这项工作是对实验量子模拟领域的唯一贡献,进一步激发对三体相互作用和非对称哈密顿量中量子相变的专门研究。”

量子计算的实验研究方面:在国际上第一次成功地实现了量子博弈的实验研究 (Physics Review Letter 88, 137902(2002))。这是国内量子计算实验研究工作首次在该国际权威杂志上发表,审稿意见认为该工作“在理论上首次计算出博弈随纠缠度变化存在二个阈值”,“这是首次在实验上实现量子博弈”,“该文的工作既新又有意义”。由于该项研究成果的新颖性, “NATURE”的科学新闻对该工作成果作了专题报导,英国的《新科学家》以及美国物理学会与欧洲物理学会的新闻网站也都报道了该项研究成果。随后,在国际上首次实验实现了态依赖的量子态克隆(Physics Review Letter 94, 040505(2005)),审稿意见认为该工作“第一次实现了态依赖的量子态克隆”,“其中的相位不变克隆由于不需要辅助位,简化了方案,因而克隆保真度接近理论阈值”。