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《科学前沿报告会》 第365期

科学前沿报告会(365)

报告题目

金刚石氮空位中心的量子计算和量子信息

报 告 人

潘新宇 研究员

固态量子信息与计算实验室 中国科学院物理研究所

报告地点

物理楼中楼215教室

报告时间

5月5日 (星期五)下午14:00-15:00

联 系 人

古英 (62752882)

报告摘要

金刚石中的氮空位中心(Nitrogen-Vacancy Center)是实现量子计算的优良载体。在纯净的金刚石中,一个氮原子取代碳原子,与相邻格点中存在的空位会形成氮空位中心,其具有如下特征:(1)在室温下有很长的电子自旋退相干时间;(2)用激光激发、微波操控和荧光读出可以实现量子态的高保真度制备、操控及读取;(3) 与周围核自旋形成丰富的超精细相互作用环境。这些独特的性质使得氮空位中心在量子计算、高空间分辨率的弱磁探测和温度探测等方面拥有巨大的应用价值。起源于核磁共振的动力学解耦技术,起初只是用来延长中心电子自旋的相干时间。随后的研究发现它可以精确地定位和操控近邻核自旋的演化。我们提出用动力学解耦脉冲实现强度可控的量子测量。通过有选择性的连续弱测量,被选中的核自旋会被锁定在其本征态,这个状态会反映在中心电子自旋荧光强度上并被记录。基于这种高灵敏度和高保真度的探测手段,处在复杂环境中的弱耦合核自旋量子状态跳变被成功观测到。核自旋的单次读出(single-shot readout)也不再需要强磁场和低温等极端条件。该方案大大提升了数量众多且相干性质极好的弱耦合核自旋的应用价值,对室温下多量子比特器件的构建具有重要意义。

 

报告人简介:潘新宇2000年在俄罗斯莫斯科大学物理系获得博士学位,2000-2002年在北大物理学院做博士后,2002至2005年在美国University of Iowa物理系任博士后,2006年8月以中科院物理所“所级百人计划”进入固态量子信息与计算实验室,现为研究员,博士生导师,2013年入选2011计划“量子物质科学协同创新中心”研究员。近年来建立了以金刚石氮空位中心量子计算为研究方向的实验系统,搭建完成多套激光扫描共聚焦荧光显微系统。室温下观测到弱耦合的核自旋的量子跳变现象,国际上首次提出并用动力学解耦技术实现具有相干性自保护功能的CNOT门,利用量子纠缠态实现了对相位的超精密测量,测量精度超越了标准量子极限,达到海森堡极限,进行了室温下固态体系中最优化相位量子克隆机的演示。目前在国际核心期刊Physical Review Letters,Nature Communications等发表论文多篇,承担了国家自然科学基金委面上项目、科技部973重大研究计划、中国科学院知识创新工程等多项科研项目。 。

 

 

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