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固态量子系统中量子输运和调控

负责人:金锦双 (副教授)

出生年月:

1978.10

性别:

职称:

副教授

学习科研经历:

教育经历:

2003.09-2006.07

2000.09-2003.03

1996.09-2000.07

 

工作经历:

2008.10-至今

2006.08-2009.01

2008.10-2009.01

2009.07-2009.09

2012.03-2012.08

 

中科院半导体研究所,凝聚态物理(博士研究生), 导师:李新奇

浙江大学物理系,理论物理(硕士研究生), 导师:陈一新

温州师范学院物理系,物理学(本科学士学位).

 

 

副教授,杭州师范大学物理系

香港科技大学化学系从事凝聚态物理博士后研究

台湾成功大学从事凝聚态物理的访问学者

台湾成功大学从事凝聚态物理的访问学者

德国卡尔斯鲁厄理工学院访问学者

科研领域:

量子输运;开放系统量子耗散动力学;固态量子计算机

Quantum transport; Quantum dissipative dynamics for open quantum systems; Solid-state quantum computation.

主要承研人员:金锦双、李璇、叶余千、曹效植

该方向所研究的固态系统包括超导量子器件、半导体量子点系统和金刚石NV色心系统。

研究内容:

1、发展量子输运与耗散动力学理论,包括多体相互作用的非微扰理论,应用于开放的固态系统(半导体量子点以及超导体系)。

2、发展能同时处理有多电子协同隧穿以及非马尔科夫效应的电流噪声谱方法。在电流噪声谱水平上,研究各种量子点的输运性质以及提取量子点小系统的动力学演化行为,全方位揭示其中的多体关联和量子相干特性,退相干以及弛豫性质。

3、研究开放固态量子系统中的相关问题,包括:非马尔可夫效应对量子计算及信息处理的重要作用,强耦合下高阶多电子协同遂穿的效应及其应用。

研究特色及创新点:

量子退相干问题一直是量子信息领域乃至整个物理学研究领域的核心问题。设计固态量子器件、实现量子信息处理的前提是对固态量子系统中的量子输运性质有足够准确的认识并予以调控,这需要尽量排除环境的影响。半个多世纪以来这方面的理论研究大多局限于二阶波恩(Born)近似(系统-环境弱耦合)或者马尔可夫(Markov)近似,理论发展的瓶颈在于如何有效描述复杂噪声以及环境强耦合下的量子动力学。团队成员金锦双副教授及其合作者发展的级联量子主方程方法突破了上述理论瓶颈,概括了在正则或巨正则热库影响下费米子和玻色子的量子统计动力学,为计算复杂体系量子动力学,特别是新兴起的量子信息领域:量子比特的退相干和弛豫动力学、测量和操作量子比特的动力学以及量子纠缠的退纠缠动力学等问题的研究提供了严格的理论框架。他们的相关成果受到广泛关注,已多次被国际一流期刊的工作引用。其中发表在SCI二区期刊上的成果[J. Chem. Phys. 128, 234703 (2008)] SCI引用达51 次,他引约46次,Google引用78次,其他系列论文的他引用次数已经超百次。他们发展的方法可以扩展为量子输运的多体理论,与量子信息的量子测量以及目前实验发展迅速的“固态量子计算机”密切相关,如:单量子点输运装置(单电子晶体管SET)和双量子点SET。他们所发展级联量子主方程方法和耗散理论已达到国际先进水平,可以说在存在多体相互作用下,至今还没有理论可以与该理论相提并论。该研究方向将继续应用此特色方法,并不断完善,将在开放的固态量子系统中量子信息处理方面得到诸多创新性的工作。