薛鵬，女，東南大學(xué)物理系教授，博導(dǎo)。 赴奧地利因斯布魯克大學(xué)物理系、奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所，以及加拿大卡爾加里大學(xué)物理系作為博士 后從事量子通信和量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)以及量子光學(xué)和原子分子光學(xué)物理的基礎(chǔ)研究工作，致力于量子通信和量子計(jì)算的實(shí)用化和工程化，   2010年入選東南大學(xué)優(yōu)秀青年教師教學(xué)科研資助計(jì)劃，2011年被東南大學(xué)聘為青年特聘教授，2013年獲得江蘇省六大人才高峰項(xiàng)目支持。

教育及工作經(jīng)歷：

1995年9月-1999年7月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位。

1999年9月-2004年7月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 師從郭光燦院士， 獲博士學(xué)位。

2004年9月-2006年9月，奧地利茵斯布魯克大學(xué) 量子光學(xué)和量子信息研究院，博士后。

2006年10月-2009年7月，加拿大卡爾加里大學(xué)量子信息科學(xué)研究院，資深博士后。

2007年9月-2008年4月，加拿大卡爾加里大學(xué)物理系，講師（Instructor）。

2009年10月-2010年12月，加拿大卡爾加里大學(xué)物理系，客座教授。

2009年7月-至今，東南大學(xué)物理系，教授。

學(xué)術(shù)兼職：

2008年開始擔(dān)任學(xué)術(shù)期刊the Central European Journal of Physics編委，以及多個(gè)國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊的審稿人。

培養(yǎng)研究生情況：

在讀博士生4名，碩士生3名，已出站的博士后1名，碩士生1名。

招生信息：

歡迎有意從事量子光學(xué)及量子信息方面實(shí)驗(yàn)和理論研究的碩士、博士報(bào)考，并歡迎博士畢業(yè)生前來做博士后研究工作。

地址: 江蘇省南京市江寧區(qū) 東南大學(xué)物理 田家炳北樓311

郵編：211189

gnep.eux@gmail.com

研究方向：

量子計(jì)算：1982年，美國著名物理物學(xué)家理查德費(fèi)曼在一個(gè)公開的演講中提出利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的新奇想法。緊接其后，1985年，英國物理學(xué)家大衛(wèi)杜斯提出了量子圖靈機(jī)模型。量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。具體實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)，包括硬件和軟件兩個(gè)方面。硬件即選擇何種物理體系實(shí)現(xiàn)量子態(tài)工程，普適的量子邏輯門操作，及量子測(cè)量等。而軟件方面則是利用量子力學(xué)的基本原理設(shè)計(jì)開發(fā)解決NP問題的量子算法，其優(yōu)越性遠(yuǎn)超越經(jīng)典算符。最重要的量子算法是針對(duì)NPC問題。我們課題組則從以上兩個(gè)方面研究量子計(jì)算，硬件方面：選擇光子作為量子信息的載體，利用線性光學(xué)體系實(shí)現(xiàn)量子信息處理，軟件方面：利用量子行走設(shè)計(jì)開放新型量子算法。

量子行走：量子行走在量子信息中有著廣泛的應(yīng)用，如利用量子行走開發(fā)針對(duì)無序數(shù)據(jù)庫的搜尋算法, 正是因?yàn)槠鋼碛袃?yōu)于經(jīng)典的特性，導(dǎo)致攜帶信息的量子態(tài)的擴(kuò)散速度與經(jīng)典相比有二次方式的增長。而我們課題組將量子行走作為一個(gè)在線性光學(xué)體系中易于實(shí)現(xiàn)的重要工具，在這方面的工作分為兩個(gè)層面：第一，用不同物理體系實(shí)現(xiàn)量子行走，研究量子行走的物理意義；第二，利用量子行走相較于經(jīng)典的不可比擬的優(yōu)勢(shì)，將量子行走作為一個(gè)普適的量子信息處理平臺(tái)，應(yīng)用于量子模擬，量子測(cè)量和量子態(tài)工程等方面。薛鵬教授關(guān)于量子行走的學(xué)術(shù)報(bào)告請(qǐng)見這里。

量子計(jì)量：人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程從某種意義上講就是測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的過程。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及一些重要的應(yīng)用中，人們利用光的干涉以及激光等手段大大提高了測(cè)量的精度。由于經(jīng)典的測(cè)量手段受到經(jīng)典物理的限制，使得測(cè)量精度有著不可逾越的極限。近年來科研工作者提出利用量子特性來研究提高計(jì)量學(xué)的精度---量子計(jì)量學(xué)。量子的方法可以使人們以超越經(jīng)典物理極限的精度實(shí)現(xiàn)某些物理學(xué)參量的測(cè)量。如何突破經(jīng)典極限，并向海森堡極限逼近，在近些年來一直是很活躍的研究方向。我們課題組在這方面的工作分為兩個(gè)測(cè)量：第一，實(shí)驗(yàn)上在線性光學(xué)體系中實(shí)現(xiàn)高精度的量子測(cè)量，包括投影測(cè)量，廣義測(cè)量和量子弱測(cè)量等；第二，利用糾纏及量子反饋控制等方法在噪聲信道中提供測(cè)量精度，突破經(jīng)典極限。

量子關(guān)聯(lián)：1935年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了著名的EPR佯謬，他們以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出與經(jīng)典理論中的定域?qū)嵲谡撓嗝�盾的結(jié)論，對(duì)量子力學(xué)提出了質(zhì)疑。除了定域?qū)嵲谛裕�量子力學(xué)還與經(jīng)典的語境實(shí)在性相互矛盾，即量子力學(xué)中的關(guān)聯(lián)具有互文性。量子關(guān)聯(lián)是量子信息中最重要的資源，是量子信息與經(jīng)典不同的根源，是實(shí)現(xiàn)一切量子信息處理過程的基礎(chǔ)。我們課題組也將量子關(guān)聯(lián)作為重要的科研方向之一，在這方面的工作分為兩個(gè)層面：第一，利用量子關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證量子力學(xué)基礎(chǔ)理論；第二，量子關(guān)聯(lián)的度量及其在量子信息處理中的應(yīng)用。

承擔(dān)科研項(xiàng)目情況：

先后主持多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、教育部基金、江蘇省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，作為學(xué)術(shù)骨干參與科技部重大研究計(jì)劃。 

1、基于時(shí)間域的量子行走及其應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究（2017/1-2020/12），國家自然科學(xué)基金，主持。

2、量子信息處理器的設(shè)計(jì)與開發(fā)（2016/7-2019/6），江蘇杰出青年基金，主持。

3、全光量子信息處理器的實(shí)驗(yàn)研究（2015/1-2018/12），國家自然科學(xué)基金，主持。

4、腔陣列中糾纏特性和多體問題及其在量子模擬中的應(yīng)用（2012/1-2015/12）， 國家自然科學(xué)基金，主持。

5、基于新材料的半導(dǎo)體量子點(diǎn)及其在量子信息和量子計(jì)算中的應(yīng)用 （2010/1-2010/12），國家自然科學(xué)基金，主持。

6、可擴(kuò)展的一維及高維量子隨機(jī)行走及其物理實(shí)現(xiàn)（2011/1-2013/12），國家自然科學(xué)基金，主持。

7、基于H-terminated硅晶半導(dǎo)體量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算（2011/1-2013/12），江蘇省自然科學(xué)基金，主持。

8、大規(guī)模、一維及高維量子隨機(jī)行走及其物理實(shí)現(xiàn)（2011/1-2013/12），高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金，主持。

9、基于新材料的半導(dǎo)體量子點(diǎn)及其在量子信息和量子計(jì)算中的應(yīng)用（2012/1-2015/12），教育部留學(xué)回國人員科研啟動(dòng)基金，主持。

10、江蘇省六大人才高峰計(jì)劃（2014/1-2016/12），主持。

11、量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子仿真關(guān)鍵器件的物理實(shí)現(xiàn)（2011/1-2015/12），國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃），學(xué)術(shù)骨干參與。

在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊包括：Physical Review Letters, New Journal of Physics, Physical Review A/B, Optics Letters等以第一/通信作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，并且得到國內(nèi)外本領(lǐng)域重要專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，文章被Science, Nature等國際主要學(xué)術(shù)期刊近千余次引用，單篇引用最高達(dá)百余次。并受新華出版社邀請(qǐng)翻譯澳大利亞科學(xué)家G.J. Milburn撰寫的《神奇的量子世界》一書(11萬字)。 

發(fā)表論文：SELECTED ARTICLES IN REFEREED JOURNAL (*通訊作者)

2016

1. X. Zhan, X. Zhang, J. Li, Y. S. Zhang, B. C. Sanders, and P. Xue*, Realization of the Contextuality-Nonlocality Tradeoff with a Qubit-Qutrit Photon Pair, Phys. Rev. Lett. 116, 090401.

2. K. K. Wang, X. Zhan, Z. H. Bian, J. Li, Y. S. Zhang*, and P. Xue*, Experimental investigation of the stronger uncertainty relations for all incompatible observables, Phys. Rev. A 93, 052108.

3. P. Xue*, R. Zhang, H. Qin, X. Zhan, Z. H. Bian, and J. Li, A one-dimensional quantum walk with multiple-rotation on the coin, Scientific Reports 6, 200095.

4. P. Xue*, and Z. H. Bian, Scheme for preparation of multi-partite entanglement of atomic ensembles, Chin. Phys. B 25, 080305.

5. H. Qin, and P. Xue*, Quantum walks with coins undergoing different quantum noisy channels, Chin. Phys. B 25, 010501.

6. Z. H. Bian, H. Qin, X. Zhan, J. Li, and P. Xue*, A quantum walk in phase space with resonator-assisted double quantum dots, Chin. Phys. B 25, 020307.

2015

7. P. Xue*, R. Zhang, H. Qin, X. Zhan, Z. H. Bian, J. Li, and B. C. Sanders, Experimental Quantum-Walk Revival with a Time-Dependent Coin, Phys. Rev. Lett. 114, 140502.

8. Z. H. Bian, J. Li,H. Qin, X. Zhan, R. Zhang, B. C. Sanders, and P. Xue*, Realization of Single-Qubit Positive-Operator-Valued Measurement via a One-Dimensional Photonic Quantum Walk, Phys. Rev. Lett. 114, 203602.

9. P. Xue*, R. Zhang, Z. H. Bian, X. Zhan, H. Qin, and B. C. Sanders, Localized State in a Two-Dimensional Quantum Walk on a Disordered Lattice, Phys. Rev. A 92, 042316.

10. P. Xue*, X. Zhan, and Z. H. Bian, Simulation of the ground states of spin rings with cavity-assisted neutral atoms, Scientific Reports 5, 7623.

11. X. Zhan, J. Li, H. Qin, Z. H. Bian, and P. Xue*, Linear optical demonstration of quantum speed-up with a single qudit, Opt. Exp. 23, 18422.

12. R. Zhang, Y. Xu and P. Xue*, Disordered quantum walks in two-dimensional lattices, Chin. Phys. B 24, 010303.

13. H. Luo, and P. Xue*, Properties of long quantum walks in one and two dimensions, Quantum Information Processing 14, 4361.

2014

14. P. Xue*, H. Qin, B. Tang, and B. C. Sanders, Observation of quasiperiodic dynamics in a one-dimensional quantum walk of single photons in space, New Journal of Physics 16, 053009.

15. P. Xue*, H. Qin, and B. Tang, Trapping photons on the line: controllable dynamics of a quantum walk, Scientific Reports 4, 04825.

16. R. Zhang, P. Xue*, and J. Twamley, One-dimensional quantum walks with single-point phase defects, Phys. Rev. A 89, 042317.　

17. X. Zhan, H. Qin, Z. H. Bian, J. Li, and P. Xue*, Perfect state transfer and efficient quantum routing: A discrete-time quantum-walk approach, Phys. Rev. A 90, 012331.

18. R. Zhang, and P. Xue*, Two-dimensional quantum walk with position-dependent phase defect, Quantum Information Processing 13, 1825-1839.

19. H. Qin, and P. Xue*, Implementation of a one-dimensional quantum walk in both position and phase spaces, Chin. Phys. B 23, 010301.

20. B. Tang, H. Qin, R. Zhang, J. M. Liu, and P. Xue*, Cavity-assisted quantum computing in a silicon nanostructure, Chin. Phys. B 23, 050307. 　

2013

21. P. Xue*, and B. C. Sanders, Controlling and reversing the transition from classical diffusive to quantum ballistic transport in a quantum walk by driving the coin, Phys. Rev. A 87.022334.

22. P. Xue*, Implementation of multi-walker quantum walks with cavity grid, the Journal of Computational and Theoretical Nanoscience: Special Issue: Theoretical and Mathematical Aspects of the Discrete Time Quantum Walk (Invited)10, 1.

23. P. Xue*, Non-Markovian dynamics of spin squeezing, Physics Letters A 377, 1328.

24. P. Xue*, and Y. S. Zhang, Non-Markovian decoherent quantum walks, Chin. Phys. B 22, 070302.

25. R. Zhang, H. Qin, B. Tang, and P. Xue*, Disorder and decoherence in coined quantum walks (Invited Review Article), Chin. Phys. B 22, 110312.

26. A. Hardal, P. Xue et al., Discrete-time quantum walk with nitrogen-vacancy centers in diamond coupled to a superconducting flux qubit, Phys. Rev. A 88, 022303.

2012

27. P. Xue*, and B. C. Sanders, Two quantum walkers sharing coins, Phys. Rev. A 85, 022307.

28. P. Xue*, Spin-squeezing property of weighted graph states, Phys. Rev. A 86, 023812.

29. P. Xue*, Z. Ficek, and B. C. Sanders, Probing multipartite entanglement in a coupled Jaynes-Cummings system, Phys. Rev. A 86, 043826.

30. P. Xue*, High-fidelity quantum memory realized via Wigner crystals of polar molecules, Chin. Phys. B 21, 010308.

31. P. Xue*, Improved frequency standard via weighted graph states, Chin. Phys. B 21, 100306.

32. Y. X. Gong, P. Xu, J. Shi, L. Chen, X. Q. Yu, P. Xue, and S. N. Zhu, Generation of polarization-entangled photon pairs via concurrent spontaneous parametric downconversions in a single chi((2)) nonlinear photonic crystal, Opt. Lett. 37, 4374.

33. Y. Y. Xu, F. Zhou, L. Chen, Y. Xie, P. Xue, and M. Feng, Irreversibility of a quantum walk induced by controllable decoherence employing random unitary operations, Chin. Phys. B 21, 040304.

2011

34. P. Xue*, Universal quantum computing with nanowire double quantum dots, Phys. Scr. 84, 045002.

35. P. Xue*, Decoherence-free spin entanglement generation and purification in nanowire double quantum dots, Chin. Phys. B 20, 100310.

36. P. Xue*, Entangling Gate of Dipolar Molecules Coupled to a Photonic Crystal, Chin. Phys. Lett. 28, 050307.

37. P. Xue*, Quantum Memory via Wigner Crystals of Polar Molecules, Chin. Phys. Lett. 28, 120307.

38. P. Xue*, Quantum Computing via Singlet-Triplet Spin Qubits in Nanowire Double Quantum Dots, Chin. Phys. Lett. 28, 070305.

39. P. Xue*, Z. Ficek, and B. C. Sanders, Two coupled Jaynes-Cummings cells, Quantum Communications and Quantum Imaging IX 8163.

40. Y.-X. Gong, Z.-D. Xie, P. Xu, X.-Q. Yu, P. Xue, and S.-N. Zhu, Compact source of narrow-band counterpropagating polarization-entangled photon pairs using a single dual-periodically-poled crystal, Phys. Rev. A 84, 053825.

2010

41. P. Xue*, and B. C. Sanders, Nearest-neighbor coupling asymmetry in the generation of cluster states in a charge-qubit structure, Phys. Rev. B 82, 085326.

42. P. Xue*, Many-body interactions with single-electron quantum dots for topological quantum computation, Phys. Rev. A 81, 052331.

43. P. Xue*, Universal quantum computing with semiconductor double-dot molecules on a chip, Phys. Lett. A 374, 2601.

44. P. Xue*, A Controlled Phase Gate with Nitrogen-Vacancy Centers in Nanocrystal Coupled to a Silica Microsphere Cavity, Chin Phys. Lett. 27, 060301.

45. Y. F. Xiao, C. L. Zou, P. Xue, et al, Quantum electrodynamics in a whispering gallery microcavity coated with a polymer nanolayer, Phys. Rev. A 81, 053807.

46. L. Livadaru, P. Xue, Z. Shaterzadeh-Yazdi, G. A. DiLabio, J. Mutus, J. L. Pitters, B. C. Sanders, and R. A. Wolkow, Dangling-bond charge qubit on a silicon surface, New J. Phys. 12, 083018.

2009

47. P. Xue*, B. C. Sanders, and D. Leibfreid, Quantum walk on a line for a trapped ion, Phys. Rev. Lett. 103, 183602.

2008

48. P. Xue*, and B. C. Sanders, Quantum walk on circles in phase space, New J. Phys. 10, 053025.

49. P. Xue*, and X.-F. Zhou, Bipartite entanglement purification with neutral atoms, Phys. Lett. A 372, 632.

50. P. Xue*, B. C. Sanders, A. Blais, and K. Lalumiere, Quantum walk on a circle in phase space via superconducting circuit quantum electrodynamics, Phys. Rev. A 78, 042334.

51. P. Xue*, Neutral atoms with cavity-assisted interaction for robust long-distance quantum communication, Phys. Lett. A 372, 6859.

2006

52. P. Xue*, and Y.-F. Xiao, Universal Quantum Computation in Decoherence-Free Subspace with Neutral Atoms, Phys. Rev. Lett. 97, 140501.

53. X.-M. Lin, P. Xue, et al., Scalable preparation of multiple-particle entangled state via the cavity input-output process, Phys. Rev. A 74, 052339.

2005

54. C. Han, P. Xue, and G.-C. Guo, Multipartite entanglement preparation and quantum communication with atomic ensembles, Phys. Rev. A 72, 034301.

2004

55. P. Xue*, C. Han, B. Yu, X.-M. Lin, and G.-C. Guo, Entanglement preparation and quantum communication with atoms in optical cavities, Phys. Rev. A 69, 052318.

56. W. Jiang, C. Han, P. Xue, L.-M. Duan, and G.-C. Guo, Nonclassical photon pairs generated from a room-temperature atomic ensemble, Phys. Rev. A 69, 043819.

57. P. Xue*, and G.-C. Guo, Nondeterministic scheme for preparation of nonmaximal entanglement between two atomic ensembles, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1358.

58. P. Xue*, and G.-C. Guo, Secure direct communication using the ‘polarization’ entangled atomic ensembles, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys, 37, 711.

59. X.-M. Lin, B. Yu, Z.-W. Zhou, P. Xue, and G.-C. Guo, Implementing entanglement swapping with trapped atoms via cavity decay, Chin. Phys. Lett. 21, 1525.

2003

60. P. Xue*, and G.-C. Guo, Scheme for preparation of mulipartite entanglement of atomic ensembles, Phys. Rev. A 67, 034302.

61. P. Xue*, and G.-C. Guo, Efficient scheme for multipartite entanglement and quantum information processing using atomic ensembles, Phys.Lett. A 319, 225.

62. X.-M. Lin, Z.-W. Zhou, P. Xue, Y.-J. Gu, and G.-C. Guo, Scheme for implementing quantum dense coding via cavity QED, Phys. Lett. A 313, 351.

63. C. Han, P. Xue, and G.-C. Guo, A controlled quantum key distribution scheme with three-particle entanglement, Chin. Phys. Lett.20, 183.

2002

64. P. Xue, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Addendum to “Efficient quantum-key-distribution scheme with nonmaximally entangled states”, Phys. Rev. A 65, 034302.

65. P. Xue, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Conditional efficient multiuser quantum cryptography network, Phys. Rev. A 65, 022317.

2001

66. P. Xue, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Efficient quantum-key-distribution scheme with nonmaximally entangled states, Phys. Rev. A 64, 032305.

67. P. Xue, Y.-F. Huang, Y.-S. Zhang, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Reducing the communication complexity with quantum entanglement, Phys. Rev. A 64, 032304.

68. P. Xue, C.-F. Li, Y.-S. Zhang, and G.-C. Guo, Three-party quantum communication complexity via entanglement tripartite pure states, J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 3, 219.

69. P. Xue, C.-F. Li, and G.-C. Guo, A two-party probabilistic communication complexity scenario via Werner states, Chin. Phys. Lett. 18, 1305.

SELECTED CONFERENCE TALKS

1. Realization of the contextuality-nonlocality tradeoff with a qubit-qutrit photon pair (Long talk), 16th Asian Quantum Information Science Conference, Taipei, Taiwan, Aug. 2016.

2. Realization of the contextuality-nonlocality tradeoff with a qubit-qutrit photon pair (Invited), the 8th International Conference on Information Opics and Photonics, Shanghai, China, July 2016.

3. Realization of the contextuality-nonlocality tradeoff with a qubit-qutrit photon pair, International Conference on the Frontiers in Atomic, Molecular, and Optical Physics, Shanghai, China, May 2016.

4. Generalized measurements with photonic quantum walks, Workshop of ”Quantum Simulation and Quantum Walk (QSQW 2015)“, Yokohama, Japan, Nov. 2015.

5. Violation of a generalized non-contextuality inequality with single-photons (Invited), UTS-AMSS Joint Annual Workshop on Quantum Computing and Quantum Information Processing 2015, Beijing, China, Sept. 2015.

6. Quantum measurements with photonic quantum walks (Invited), the Workshop on Quantum Information, Quantum Control and Quantum Devices, Bilbao, Spain, Sept. 2015.

7. Realization of single-qubit positive operator-valued measurement via a one-dimensional photoninc quantum walk (Long talk), the 15th Asian Quantum Information Science Conference, Seoul, Korea, Aug. 2015.

8. Generalized measurements with photonic quantum walks (Invited), the Sino-German Symposium on Frontiers of Quantum Information and Quantum Simulation, Heidelberg, Germany, July 2015.

9. Quantum simulations and generalized measurements with photonic quantum walks (Invited), the 1st Workshop on Multi-Photon Interferometry, Shanghai, China, May 2015.

10. Experimental realization of quantum walks via linear optical elements (Invited), the 6th Workshop on Quantum Information Science, Hong Kong, China, Dec. 2014.

11. Experimental quantum-walk revival with a time-dependent coin, the Quantum Simulation and Quantum Walks Conference, Umzumbe, South Africa, Nov. 2014.

12. Photonic quantum walks (keynote), International Iran Conference on Quantum Information, Isfahan, Iran, Sept. 2014.

13. Observation of localization effect and quasi-Periodic dynamics in a one-dimensional photonic quantum walk, the 14th Asian Quantum Information Science Conference, Kyoto, Japan, Aug. 2014.

14. Two quantum walkers sharing coins (Invited), AMS Special Session on quantum walks, quantum computation and related topics at 2014 Joint Mathematics Meetings (JMM), Baltimore, USA, Jan. 2014.

15. Observation of localization effect and quasi-Periodic dynamics in a quantum walk architecture (Invited), Workshop of Quantum Simulations and Quantum Walks, Pisa, Italy, Nov. 2013.

16. An introduction to quantum walks (Invited), the 2013 International Summer School on Quantum Information Science and Technology, Changsha, China, July 2013.

17. Implementation of quantum walks (Invited), the 4th Workshop on Quantum Information Science, Hong Kong, China, Dec. 2012.

18. Implementation of multi-particle quantum walk (Invited), Workshop of Quantum Dynamics and Quantum Walks, Okazaki Conference Center, Japan, Nov. 2012.

19. Implementation of quantum walks with many particles (Invited), International Workshop on Quantum Computing and Quantum Information Processing, Beijing, China, Sept. 2012.

20. Spin squeezing property of weighted graph states, the 12th Asian quantum information science conference, Suzhou, China, Aug. 2012

21. Two-coupled JC systems, the SPIE Quantum Communications and Quantum Imaging IX Conference (OP514), San Diego, USA, Aug. 2011.

22. Probing multipartite entanglement in a coupled Jaynes-Cummings system, the 5th Asia-Pacific Workshop on Quantum Information Science 2011, Singapore, May 2011.

23. Quantum computing for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots, Quantum Optics and New Materials (IV), Beijing, China, Jan. 2011.

24. Many-body interactions with single-electron quantum dots, the 10th Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS'10), Tokyo, Japan, Aug. 2010.

25. Many-body interactions with single-electron quantum dots for topological quantum computation, the 4th Asia Pacific Conference in Quantum Information Science (4'APCQIS), Taiyuan, China, Aug. 2010.

26. Implementation of quantum walk, International Conference on Quantum Foundation and Technology: Frontier and Future (ICQFT'09), Shanghai, China, July 2009.

27. Quantum walk on a line for a trapped ion, International Conference on Quantum Information and Technology (ICQIT'09), Tokyo, Japan, Dec. 2009.

28. Quantum walk on a line for a trapped ion, the 9th Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS'09), Nanjing, China, Aug. 2009.

29. Quantum walk on circles in phase space via superconducting circuit quantum electrodynamic, 2008 CAP Congress, Quebec City, Canada, Aug. 2008.

30. Neutral atoms with cavity-assisted interaction for universal quantum computation in DFS, the 38th Annual Meeting of the Division of Atomic, Molecular, and Optical Physics (DAMOP'07), Calgary, Canada, June 2007.

31. Neutral atoms with cavity-assisted interaction for robust long distant quantum communication, the Workshop in Quantum Algorithms and Applications, Sydney, Australia, May 2007.

32. Quantum correlations and spin squeezing in spin lattices and spin gases, German Physical Society Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Conference, Berlin, Germany, Mar. 2005.

 

 

榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)：

1、2010年入選東南大學(xué)優(yōu)秀青年教師教學(xué)科研資助計(jì)劃。

2、2011年被東南大學(xué)聘為青年特聘教授。

3、2013年獲得江蘇省六大人才高峰項(xiàng)目支持。

學(xué)術(shù)交流：

受邀在國內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議上作大會(huì)報(bào)告并論文宣讀達(dá)60余次。

來源：東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院 更新時(shí)間：2016/7/19

東南大學(xué)物理系薛鵬教授課題組首次觀測(cè)到了量子行走中光信息的傳播擴(kuò)散與恢復(fù)現(xiàn)象，日前，最新一期的《物理評(píng)論快報(bào)》[Physical Review Letters 114, 140502 (2015)]發(fā)表了這一項(xiàng)關(guān)于光在量子行走中的動(dòng)力學(xué)演化研究的重要進(jìn)展。

量子行走在量子信息中有著廣泛的應(yīng)用，例如利用量子行走開發(fā)的針對(duì)無序數(shù)據(jù)庫的搜尋算法等。正是因?yàn)槠鋬?yōu)于經(jīng)典的特性，導(dǎo)致攜帶信息的量子態(tài)的擴(kuò)散速度與經(jīng)典相比有二次方式的增長，因此人們的普遍認(rèn)識(shí)中，ballistic spreading才是量子行走的特性并加以利用。而隨著薛鵬教授課題組對(duì)量子行走在理論和實(shí)驗(yàn)方面的深入研究，逐漸認(rèn)識(shí)到其可控的自由度之多，例如量子行走者和量子硬幣，并對(duì)位置、位相、演化時(shí)間等條件逐一加以控制操作，發(fā)現(xiàn)通過依賴于演化時(shí)間的硬幣拋擲操作，只要選擇合適的拋擲參數(shù)，攜帶信息的量子行走者和量子硬幣的態(tài)可以在任意的偶數(shù)演化時(shí)間后恢復(fù)至初始狀態(tài)，而在此之前態(tài)依然遵從量子行走的擴(kuò)散規(guī)律。

薛鵬教授課題組利用參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的標(biāo)記單光子的空間模式作為量子行走者，偏振作為硬幣，實(shí)現(xiàn)了在由光束偏移器構(gòu)建的部分級(jí)聯(lián)的干涉儀中十六次演化，連續(xù)兩次觀測(cè)到了周期為八的量子行走恢復(fù)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中涉及到的利用三明治式波片組實(shí)現(xiàn)依賴于演化時(shí)間的硬幣拋擲操作及具有極高干涉可見度的十五級(jí)的部分級(jí)聯(lián)干涉儀，均為該實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)。而十六步的演化也開創(chuàng)了單光子量子行走迄今為止最長演化紀(jì)錄。

這一理論的提出及實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證顛覆了人們以前對(duì)量子行走的認(rèn)識(shí)，并為量子行走在量子信息中的應(yīng)用提供了新的方向，為理解基于量子力學(xué)的動(dòng)力學(xué)演化的基本現(xiàn)象提供了新的視角，同時(shí)也為研究量子擴(kuò)散及對(duì)拓?fù)洮F(xiàn)象的量子模擬提供了新的思路。

據(jù)悉，薛鵬教授自2013年下半年開始負(fù)責(zé)建設(shè)東南大學(xué)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在物理系領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，在基金極其匱乏的情況下，通過集中使用資金，解決科研平臺(tái)空間狹小、建設(shè)滯后的問題，建設(shè)和完善科研平臺(tái)。在短短一年半的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)從理論向?qū)嶒?yàn)的華麗轉(zhuǎn)身，對(duì)量子行走這一課題開展了開創(chuàng)性和系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究，率先觀測(cè)到量子行走中的光子的局域化現(xiàn)象及準(zhǔn)周期現(xiàn)象，可以用于模擬和解釋復(fù)雜物理現(xiàn)象如：狄拉克顫動(dòng)（zitterbewegung）,安德森局域化（Anderson localization）,布洛赫振蕩（Bloch oscillation）,朗道-齊納隧穿（Landau-Zener tunneling）等，并且在知名學(xué)術(shù)期刊上New Journal of Physics及Scientific Reports等發(fā)表了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)論文。

該論文的合作者為現(xiàn)就職于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)及加拿大卡爾加里大學(xué)的Barry C. Sanders教授。上述研究得到了基金委、科技部、教育部等的支持。

日前，東南大學(xué)物理系薛鵬教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到非定域性和互文性這兩種量子特性之間存在此消彼長的monogamy關(guān)系，從而提供直接證據(jù)揭示量子糾纏是一種普適的資源。最新一期的《物理評(píng)論快報(bào)》[Physical Review Letters 116, 090401 (2016)]刊發(fā)了這一項(xiàng)關(guān)于量關(guān)聯(lián)的重要進(jìn)展，并選為Editors' Suggestion。

1935年，愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了著名的EPR佯謬，他們以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出與經(jīng)典理論中的定域?qū)嵲谡撓嗝�盾的結(jié)論，以此對(duì)量子力學(xué)提出了質(zhì)疑。除了定域?qū)嵲谛裕�量子力學(xué)還與經(jīng)典的語境實(shí)在性相互矛盾，即量子力學(xué)中的關(guān)聯(lián)具有互文性。通過量子糾纏驗(yàn)證量子力學(xué)的非定域性和互文性的實(shí)驗(yàn)屢見不鮮。但是先前的研究卻從未將兩者聯(lián)系起來。而薛鵬教授的課題組則開創(chuàng)性地通過驗(yàn)證了處于糾纏態(tài)的物理體系，非定域?qū)嵲谛院突ノ男灾�間存在一種此消彼長的關(guān)系，即這兩種量子特性之間存在一個(gè)tradeoff。

實(shí)驗(yàn)上，首先通過參量下轉(zhuǎn)換過程制備兩光子糾纏態(tài)，其中一個(gè)光子的偏振和路徑比特作為一個(gè)qutrit用來驗(yàn)證量子互文性，而這兩個(gè)光子之間的糾纏關(guān)聯(lián)用來驗(yàn)證量子非定域性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一旦量子非定域性被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體系則不再滿足量子互文性，反之亦然。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要意義在于刷新了人們對(duì)于量子糾纏的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，首次提出量子糾纏作為一種更普適的量子資源，非定域性和互文性的驗(yàn)證都將耗費(fèi)這種資源，其中一個(gè)被驗(yàn)證另一個(gè)則沒有資源可以耗費(fèi)。

實(shí)驗(yàn)論文《Realization of the contextuality-nonlocality tradeoff with a qubit-qutrit photon pair》發(fā)表于Physical Review Letters，并被選為Editors' Suggestion，審稿人高度評(píng)價(jià)這個(gè)工作：This is the first experiment ever that combines tests of correlations between distant particles and of correlations between sequences of compatible measurements on one of the parties. This is, by itself, a great achievement and opens the door to experimentally observing other interesting phenomena.

這是薛鵬教授課題組繼2015年4月及5月在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表關(guān)于量子行走及量子計(jì)量學(xué)的成果之后，在量子關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)研究方面取得的又一重大進(jìn)展。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金數(shù)理部物理一處（面上項(xiàng)目）和東南大學(xué)物理系（省優(yōu)勢(shì)學(xué)科工程建設(shè)經(jīng)費(fèi)）的支持。

論文的鏈接為：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.090401

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，人類社會(huì)的飛速發(fā)展要求計(jì)算機(jī)處理信息的能力不斷提高，而傳統(tǒng)的信息技術(shù)已無法滿足人類的需求。于是，量子信息學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

量子信息學(xué)是量子物理與信息科學(xué)相融合的新興交叉學(xué)科，有著傳統(tǒng)的信息技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性，已經(jīng)成為信息技術(shù)新的革命性發(fā)展方向，被國際上公認(rèn)是21世紀(jì)涉及物理學(xué)、材料學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科交叉的最活躍、最重要的研究領(lǐng)域之一。

東南大學(xué)的薛鵬教授多年來致力于量子信息和量子光學(xué)的研究，成果卓然。而2013年從理論到實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)轉(zhuǎn)型更是拓寬了其在量子領(lǐng)域的研究廣度，使其對(duì)量子物理愈加融會(huì)貫通。

“別人能做到的我也可以”

“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕。”高中時(shí)的薛鵬對(duì)此深信不疑，并對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣。1995年，薛鵬考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系，進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識(shí)。隨后，薛鵬獲取提前一年畢業(yè)并免試研究生資格，師從郭光燦院士，并取得博士學(xué)位。博士畢業(yè)之后，薛鵬申請(qǐng)?jiān)趪�外的量子信息和量子光學(xué)研究中心進(jìn)一步學(xué)習(xí)，先后在奧地利的因斯布魯克大學(xué)和加拿大的卡爾加里大學(xué)從事博士后工作。

2009年7月，在國外學(xué)習(xí)5年的薛鵬選擇回國，并作為引進(jìn)人才加入東南大學(xué)。“回國是理所當(dāng)然的，我從未想過要在國外久居。”薛鵬說：“該學(xué)的知識(shí)都學(xué)到了以后，回國多陪陪父母家人，是我當(dāng)時(shí)最主要的想法。”

東南大學(xué)以工科見長，物理系科研力量相對(duì)薄弱。初回國的薛鵬研究的依然是量子物理的理論方向，但物理是實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，很多物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證都離不開實(shí)驗(yàn)。而“作為理論物理學(xué)家，與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家合作時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多理論的想法由于實(shí)驗(yàn)條件所限無法實(shí)現(xiàn)”。且在量子物理方面，“實(shí)驗(yàn)得出的成果往往更能得到認(rèn)可，也就可以帶來更多的經(jīng)費(fèi)支持”。為了更好地驗(yàn)證量子物理的理論，薛鵬決定在實(shí)驗(yàn)物理方向“試一試”。

少年時(shí)起，薛鵬就屬于“聰明孩子”那一類，年少懵懂的她認(rèn)為只有理論物理的難度才能體現(xiàn)出自己的天資。從1999年讀研開始，薛鵬一直從事的是量子物理的理論研究。2013年，不管是薛鵬的學(xué)術(shù)年齡還是她自身的年紀(jì)都不算小了，薛鵬坦言，從理論轉(zhuǎn)到實(shí)驗(yàn)，她曾有過掙扎。但她從來不是一個(gè)輕易認(rèn)輸?shù)娜�。薛鵬堅(jiān)信一點(diǎn)：“別人可以做到的我也一定可以！”

從理論到實(shí)驗(yàn)的“華麗”轉(zhuǎn)身

2013年下半年，薛鵬開始負(fù)責(zé)建設(shè)東南大學(xué)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，正式轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)物理方向，初步建成科研平臺(tái)。目前，薛鵬所在的實(shí)驗(yàn)室擁有飛秒激光器、半導(dǎo)體激光器、單光子探測(cè)器、八通路數(shù)字信號(hào)符合儀等實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)量子行走這一課題開展了開創(chuàng)性和系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究。

2015年，薛鵬課題組率先觀測(cè)到量子行走中光信息的傳播擴(kuò)散與恢復(fù)現(xiàn)象，并且在國際知名學(xué)術(shù)期刊Physical Review Letters上發(fā)表了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)論文。

量子行走在量子計(jì)算中有著廣泛的應(yīng)用，如利用量子行走開發(fā)的針對(duì)無序數(shù)據(jù)庫的搜尋算法等。那么，量子行走是否能夠應(yīng)用于量子通信呢？這主要取決于量子行走中是否存在信息的傳播與恢復(fù)。

而薛鵬觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，攜帶信息的量子行走者可以在任意的偶數(shù)演化時(shí)間后恢復(fù)至初始狀態(tài)，在此之前依然遵從量子行走的擴(kuò)散規(guī)律。這一理論的提出及實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證顛覆了人們以前對(duì)量子行走的認(rèn)識(shí)，并為量子行走在量子信息中的應(yīng)用提供了新的方向，為理解基于量子力學(xué)的動(dòng)力學(xué)演化的基本現(xiàn)象提供了新的視角，同時(shí)也為研究量子擴(kuò)散及對(duì)拓?fù)洮F(xiàn)象的量子模擬提供了新的思路。

憑借在實(shí)驗(yàn)方向有如此重大的發(fā)現(xiàn)，薛鵬在短短一年半的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)驗(yàn)的“華麗”轉(zhuǎn)身。但這轉(zhuǎn)身背后，卻是“步步艱難”。

薛鵬回憶道：“一共有三個(gè)方面的問題。首先是實(shí)驗(yàn)用房，其次是人員，最后是經(jīng)費(fèi)。”實(shí)驗(yàn)用房是最難解決的問題，薛鵬說，空間的狹小、建設(shè)的滯后使得實(shí)驗(yàn)舉步維艱。除此之外，生源的有限和經(jīng)費(fèi)的欠缺也使薛鵬這“華麗的轉(zhuǎn)身”異常艱難。

“當(dāng)初經(jīng)費(fèi)非常緊缺，連基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)儀器和材料都無法購齊。所幸后來系里支援了36萬，作為購買第一批儀器的錢，這筆錢直接堅(jiān)定了我做實(shí)驗(yàn)的決心。”薛鵬對(duì)物理系給予的支持抱有深深的感激，但經(jīng)費(fèi)的緊張也讓她有所感悟：“有錢就做有錢的事兒，沒錢也可以做沒錢的事兒，做實(shí)驗(yàn)不一定非要那么多經(jīng)費(fèi)。經(jīng)費(fèi)不足的時(shí)候，我們可以從巧思方面去突破�？傆幸粋�(gè)方向你可以找到，突破了之后就柳暗花明了。”

薛鵬補(bǔ)充道，對(duì)人生做出改變，什么時(shí)候都不算晚。她謙虛地表示，“現(xiàn)在看來，我的轉(zhuǎn)型不見得多成功，但至少?zèng)]有失敗。”

在實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域佳音頻傳

1982年，諾貝爾物理獎(jiǎng)得主理查德?費(fèi)曼在一個(gè)公開的演講中提出利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的新奇想法。緊接其后，1985年，英國物理學(xué)家大衛(wèi)?杜斯提出了量子圖靈機(jī)模型。理查德?費(fèi)曼當(dāng)時(shí)就想到如果用量子系統(tǒng)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象，則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少。就這樣，量子計(jì)算機(jī)的概念誕生了。

當(dāng)前量子信息科學(xué)與技術(shù)的核心發(fā)展目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)長程的量子通信和通用的量子計(jì)算機(jī)。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，在量子通信方面，人們已經(jīng)能夠很好地利用量子態(tài)來建立經(jīng)典信息關(guān)聯(lián)，且這一技術(shù)已經(jīng)向著實(shí)用化的方向發(fā)展。而量子計(jì)算的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有很長的路要走。

薛鵬課題組現(xiàn)階段承擔(dān)的主要是國家自然科學(xué)基金的項(xiàng)目“全光量子信息處理器的實(shí)驗(yàn)研究”。這個(gè)項(xiàng)目擬將全光量子信息處理器應(yīng)用于量子通信和量子計(jì)算兩個(gè)方面。一方面，對(duì)于實(shí)用化的量子通信課題，該項(xiàng)目著重研究利用量子信息技術(shù)提高信道容量的理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。另一方面，針對(duì)量子計(jì)算，薛鵬將從軟件和硬件兩個(gè)方面進(jìn)行研究。“硬件方面著重研制多比特量子邏輯門操作，實(shí)現(xiàn)量子測(cè)量及量子模擬等任務(wù)；軟件方面則利用量子信息處理器實(shí)現(xiàn)基于量子隨機(jī)行走的量子算法，去計(jì)算一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)很難解決的問題。”

目前，薛鵬課題組用線性光學(xué)體系首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了基于量子行走的正定算符測(cè)量。通過依賴光子空間模式的量子行走演化，薛鵬構(gòu)建了正定算符測(cè)量的測(cè)量算符，成功地對(duì)非正交態(tài)進(jìn)行了最優(yōu)化的無差錯(cuò)態(tài)識(shí)別。這一理論的提出及實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證顛覆了人們以前對(duì)量子行走的應(yīng)用的單一認(rèn)識(shí)，為量子行走在量子計(jì)量學(xué)中的應(yīng)用提供了新的方向，為理解基于量子力學(xué)的基本原理提供了新的工具——廣義測(cè)量及鈍化測(cè)量，同時(shí)也為研究量子信道和量子保密通信提供了新的思路。

“全光量子信息處理器除了量子計(jì)算和量子通信，還包括利用量子關(guān)聯(lián)的性質(zhì)驗(yàn)證量子力學(xué)基礎(chǔ)理論，我們?cè)诖朔较蛞沧隽撕芏嗌钊氲难芯俊?rdquo;薛鵬說，她所在的課題組首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到非定域性和互文性這兩種量子特性之間存在此消彼長的monogamy關(guān)系，從而提供直接證據(jù)揭示量子糾纏是一種普適的資源。“這個(gè)實(shí)驗(yàn)刷新了人們對(duì)于量子糾纏的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，首次提出量子糾纏作為一種更普適的量子資源，非定域性和互文性的驗(yàn)證都將耗費(fèi)這種資源，證明了‘非定域性和互文性是同一實(shí)在性的兩種不同表示’這一全新的觀點(diǎn)。”

對(duì)于薛鵬來說，目前的研究工作已經(jīng)有了諸多進(jìn)展：在Physical Review Letters等國際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，且獲得了江蘇省杰出青年基金項(xiàng)目的支持。這讓她對(duì)接下來的實(shí)驗(yàn)工作有了更多的信心。“下一步除了量子關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證方面，我希望做一些更有應(yīng)用前景的工作，比如開發(fā)基于量子行走的真正普適的量子信息處理平臺(tái)，同時(shí)處理量子計(jì)算和通信任務(wù)。”薛鵬補(bǔ)充道：“目前的量子信息處理器只能處理量子計(jì)算任務(wù)或通信任務(wù)的一種，而對(duì)于追求‘大統(tǒng)一’的物理學(xué)家來說，實(shí)現(xiàn)更普適的量子信息處理平臺(tái)才是最終目標(biāo)。”

對(duì)于薛鵬來說，現(xiàn)階段的她不用顧慮家庭，生活的重心都在工作上，對(duì)待科研可謂“衣帶漸寬終不悔”。而從理論到實(shí)驗(yàn)的探索也使她更為明確自身的科研方向，相信她在這條轉(zhuǎn)型道路上會(huì)越走越好。 

來源：科學(xué)中國人 2016年第8期