安鈞鴻

安鈞鴻,蘭州大學物理學院副教授,理論物理、凝聚態物理專業碩士生導師。

基本信息

人物經歷

於2005年在蘭州大學獲得博士學位,2005年7月蘭州大學萃英計畫引進人才。

1996.9-2000.7蘭州大學現代物理系本科。

2000.9-2005.7蘭州大學物理科學與技術學院博士。

2005.7-今蘭州大學物理科學與技術學院副教授(註:06.3-09.7在核學院工作)。

2006.4-2007.8台灣成功大學量子資訊研究中心博士後。

2007.10-2008.8新加坡國立大學量子技術研究中心ResearchFellow。

2009.9-2010.9新加坡國立大學物理系ResearchFellow。

研究方向

量子信息與量子光學。

一.量子信息中的物理問題:

1.開放量子系統退相干的非平衡動力學研究;

2.機械振子的冷卻動力學機制及其在量子信息中的套用研究。

二.量子網路研究:

級聯量子體系(CascadeQuantumSystem)的輸入-輸出過程及其在量子網路實現中的套用。

1.

級聯量子體系(CascadeQuantumSystem)的輸入-輸出過程及其在量子網路實現中的套用。

主要貢獻

科研項目

1.項目名稱:量子信息處理中糾纏度量與退相干問題的研究;

經費來源:蘭州大學理論物理與數學純科學基金項目;

承擔年限:2006.1–2008.12;

項目編號:Lzu05002(經費2.8萬元)

2.項目名稱:量子信息處理中退相干效應及其控制研究;

經費來源:國家自然科學基金面上(青年)項目

承擔年限:2007.1–2009.12;

項目編號:10604025(經費25萬元)

3.項目名稱:強關聯繫統的量子光學模擬及其在量子計算中的套用研究

經費來源:甘肅省自然科學基金項目

承擔年限:2009.1-2011.12;

項目編號:0803RJZA095(經費2萬元)

研究工作

量子信息由量子計算機和量子通訊兩大部分組成。

量子計算機:

緣起:隨著計算機速度的不斷提高以及體積的不斷減小,現代計算機日益接近其微觀極限,這意味著其“賴以生存”的經典數字邏輯將不再適用,量子力學將產生支配。能否以微觀體系作為信息載體,以量子力學原理為邏輯運算規則建立新一代的計算機是量子計算機研究的主要出發點。

優勢:量子計算機是在受控的方式下,利用量子相干性通過對量子態的操控來實現信息處理的物理裝置。其典型優勢在於其是天然的並行計算機,這完全歸功於量子力學基本原理-態疊加原理。該優勢決定了量子計算機可以完成經典計算不可能完成的任務(Missionofimpossible),如大數因子分解。而在經典計算機中大數因子不可分解這一條“金科玉律”恰是現行公共保密通訊中密鑰分配的理論基礎,因此也就意味著現行保密通訊在量子計算機面前幾乎無密可保。

實現:以微觀雙態體系的量子態為量子位來承載信息,以量子力學態演化為規則來處理信息的量子計算機離實現還要走很長的路(因此才有我們用武之地),其困難之一就是很難長時間保證微觀體系量子態的量子相干性。微觀世界不可避免的受到其背景環境的影響會使得它的量子相干性發生喪失,這就叫退相干(Decoherence),退相干是量子計算機實現的主要障礙。

如何認識以及如何控制退相干是量子信息研究的一大主要問題(我們就是做這個的喔!)。另一方面,退相干問題的研究也極大的豐富了量子理論本身。如經典-量子邊界(Boundary)和量子測量塌縮問題(Bohr和Einstein爭論的核心:Schrodinger貓佯謬)在傳統量子力學(Copenhageninterpretation)中並沒有給出令人信服的解釋,這些問題本質上都是圍繞著退相干問題的。近年來,隨著退相干問題研究的不斷深入,人們提出了多世界解釋(Many-worldsinterpretation)和量子達爾文演化主義(QuantumDarwinism)都極大的豐富了量子理論。

量子通訊:

為了拯救量子計算機的實現對現行保密通訊帶來的“災難”,人們提出了基於量子力學原理的密鑰分配方案,其絕對的安全性是由量子力學態的幾率性來保證的(密鑰一旦中途被人竊聽,接收者馬上就能感知)。但是如果存在退相干,該絕對安全性將蕩然無存。因此退相干問題同樣也是量子通訊實現的主要障礙。但是得益於現代光纖通訊的先進技術,至今量子密鑰分配已幾近商用化。

發表論文

19.YeYeo,Jun-HongAn,andC.H.Oh,Non-Markovianeffectsonquantum-communicationprotocols,Phys.Rev.A82,032340(2010).

18.Huai-QiangGuandJun-HongAn,ModulationstabilizationofBlochoscillationsoftwo-componentBose–Einsteincondensatesinopticallattices,J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.43,205308(2010).

17.Juan-JuanChenandJun-HongAn,QuantumteleportationviaphotonicFaradayrotation,InternationalJournalofQuantumInformation8,787(2010).

16.Qing-JunTong,Jun-HongAn,Hong-GangLuo,andC.H.Oh,Decoherencesuppressionofadissipativequbitbythenon-Markovianeffect,J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.43,155501(2010).

15.Qing-JunTong,Jun-HongAn,Hong-GangLuo,andC.H.Oh,Mechanismofentanglementpreservation,Phys.Rev.A81,052330(2010).

14.Juan-JuanChen,Jun-HongAn,MangFeng,andGeLiu,TeleportationofanarbitrarymultipartitestateviaphotonicFaradayrotation,J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.43,095505(2010).

13.Juan-JuanChen,Jun-HongAn,Qing-JunTong,Hong-GangLuo,andC.H.Oh,Non-Markovianeffectonthegeometricphaseofadissipativequbit,Phys.Rev.A81,022120(2010).

12.Jun-HongAn,YeYeo,C.H.Oh,Exactdecoherencedynamicsofasingle-modeopticalfield,AnnalsofPhysics324,1737(2009).

11.Jun-HongAn,M.Feng,C.H.Oh,Quantuminformationprocessingwithasinglephotonbyinput-outputprocessregardinglow-Qcavities,Phys.Rev.A79,032303(2009).

10.Jun-HongAn,YeYeo,Wei-MinZhang,C.H.Oh,Entanglementoscillationandsurvivalinducedbynon-Markoviandecoherencedynamicsofentangledsqueezed-state,J.Phys.A:Math.Theor.42(2009)015302.

9.Jun-HongAn,MangFeng,Wei-MinZhang,Non-Markoviandecoherencedynamicsofentangledcoherentstates,QuantumInformation&Computation9,0317(2009).

8.Jun-HongAn,Wei-MinZhang,Non-Markovianentanglementdynamicsofnoisycontinuous-variablequantumchannels,Phys.Rev.A76,042127(2007).

7.MangFeng,Jun-HongAn,andWei-MinZhang,Generationofentangledphotonpairsbysemiconductorquantumdotsinastructureofquantumcellularautomata,J.Phys.:Condens.Matter.19,326215(2007).

6.Jun-HongAn,Shun-JinWang,andHong-GangLuo,Entanglementdynamicsoftwoqubitsinacommonenvironment,PhysicaA382,753(2007).

5.Jun-HongAn,Shun-JinWang,andHong-GangLuo,Constraintdynamicsandtrackingcontroltothecoherenceofasingledissipativequbit,Chin.Phys.Lett.22,3009(2005).

4.Jun-HongAn,Shun-JinWang,andHong-GangLuo,Entanglementproductionanddecoherence-freesubspaceoftwosingle-modecavitiesembeddedinacommonenvironment,J.Phys.A:Math.Gen38,3579(2005).

3.Jun-HongAn,Shun-JinWang,Hong-GangLuo,andCheng-LongJia,Atwo-levelatomcoupledtoacontrollablesqueezedvacuumfieldreservoir,J.Opt.B:QuantumSemiclass.Opt.6,510(2004).

2.Jun-HongAn,Shun-JinWang,Hong-GangLuo,andCheng-LongJia,Productionofsqueezedstateofsinglemodecavityfieldbythecouplingofsqueezedvacuumfieldreservoirinnonautonomouscase,Chin.Phys.Lett.21,1(2004).

1.Shun-JinWang,Jun-HongAn,Hong-GangLuo,andCheng-LongJia,Dynamicalsymmetryandanalyticalsolutionsofthenon-autonomousmasterequationofthedissipativetwo-levelsystem:decoherenceofthequantumregister,J.Phys.A:Math.Gen.36,829(2003).

研究成果

取得的代表性科研成果總結如下:

1.Non-Markovian退相干動力學理論:建立了光場組成的量子通道受到環境影響的精確退相干描述理論;系統的研究了Non-Markovian效應對相關量子信息處理的影響;提出了Non-Markovian效應可以誘導剩餘糾纏的論斷。

2.退相干控制:提出了“約束動力學”(Constraintdynamics)的退相干控制方案,通過約束條件所確定的控制場的引入,單量子位的量子相干性可以在有限時間內得到保持,退相干的效果可以得到抑制。

3.量子網路:基於腔-QED體系中單光子輸入-輸出過程中的光子極化方向的Faraday旋轉,實現了有效的量子通道建立與糾纏轉化實現策略;並提出了任意多量子位的隱形傳態(Teleportation)實現方案,為量子網路提供了基礎。

4.量子點中糾纏生成機制:在量子點體系中,提出了利用電子電荷間庫倫相互作用來實現電子自旋之間量子關聯(糾纏)的產生機制,從而實現了不訴諸於自旋-自旋相互作用的自旋耦合機制。通過量子點激子的複合該方案可以進一步用來產生糾纏光子對。

5.代數動力學在非自治開放量子系統中的套用:通過相關李群左、右複合代數的引入將非自治主方程的解法納入到代數動力學的套用範圍,成功的研究了量子信息中常見的開放量子體系的動力學行為。

研究組成員

研究中心合作者:羅洪剛(教授),房鐵峰(副教授)。

研究課題小組成員:童慶軍(研三),陳娟娟(研三),王飛鵬(研一)。

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