首页 -> 2020年度求是杰出青年学者奖

林毅恒

 

        我的研究方向是离子阱量子信息。离子阱是在超高真空环境下,使用电场或磁场束缚带电的原子和分子的实验体系。我们通过激光和微波,可以对束缚的带电粒子进行量子状态调控,进而存储和处理信息。最近二十多年来,科学家们不断提高离子阱体系的调控精度,提出和实现新的调控方法,以及扩展实验体系,逐步逼近规模化的量子信息处理。目前,离子阱跟超导量子比特、金刚石色心等平台一起,被认为是未来最有希望实现量子模拟器和量子计算的平台之一。

        我们的近期研究工作聚焦在探索量子信息处理的新方法,面向解决可扩展量子信息体系的技术问题。其中一个重要的问题是量子系统的信息会逐步流失到开放环境中,造成信息的失真。相比致力于隔离量子系统和环境的传统方法,我们实验演示了利用可控的系统跟环境的耦合作为资源,通过激光和微波的特定调控方式,实现了两个原子之间自发形成稳定的量子纠缠,可用于进一步作信息处理。另外,我们最近也探索实现量子信息的新体系。一直以来,研究者们使用原子的内部电子轨道、电子自旋和核自旋等储存和调控信息。分子由多个原子组成,有各个原子自身的信息通道,还包括振动和转动等更丰富的自由度。我们在原子和分子的复合平台上,通过激光脉冲序列,演示了原子的内部状态和分子的转动自由度之间的量子纠缠态制备,向未来使用分子进行量子信息处理迈出一步。我们在分子的不同的转动状态中也能制备与原子的纠缠,初步展示在分子丰富的转动状态中处理信息的潜能。

 

        林毅恒,1986年出生广东广州,中国科学技术大学获学士,美国科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)物理博士。2015-2018年在美国JILA研究所进行博士后研究。2018年通过海外人才项目引进回国和加入中国科大,现任物理学院教授、博士生导师。

        研究工作主要围绕离子阱量子信息处理研究,致力于开发新方法和开展基础量子信息研究。我们在单种类和复合种类离子体系进行了多方面的研究,演示了多种量子门调控方法,新型的激光调控实现量子纠缠,演示多离子间的协同冷却,跟环境耦合的开放量子体系产生非经典量子态,以及定量演示含有分子的量子纠缠。这些成果在Science、Nature、Physical Review Letters等期刊发表。

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