量子世界的追梦人——记量子光学界最高奖得主陈宇翱

陈宇翱，男，汉族，1981年4月出生。中国科学技术大学教授，“青年千人计划”入选者。

在1998年于冰岛举行的第29届国际中学生物理奥赛中，陈宇翱获实验第一、总分第一，填补了中国学生从未在国际物理奥赛中取得过实验第一的空白，并被授予“绝对冠军”的称号。同年，他被保送进入中国科学技术大学少年班深造。2002年毕业后，在中国科大近代物理系师从潘建伟院士攻读硕士学位，在导师的指导下，他搭建了世界上第一个五光子纠缠的实验平台，在量子力学非定域性、量子隐形传态、纠缠交换等方向上取得许多重要成果，2004年，在《自然》杂志上发表了“实验实现五光子纠缠与终端开放的隐形传态”[Nature 430, 54 (2004)]，一举奠定了我国在多光子纠缠操纵方面，国际领先的地位，该研究成果于2004年入选欧洲物理学会“年度国际物理学亮点（Highlights of the Year for 2004）”，同时入选美国物理学会“年度国际物理学重大事件（The Top Physics Story for 2004）”，这是欧洲物理学会和美国物理学会首次将中国科学家在国内取得的研究成果选入年度亮点。

由于表现出色，陈宇翱于2004年提前获得硕士学位。鉴于可拓展光量子信息处理需要发展量子存储和量子中继技术，他跟随导师潘建伟前往德国海德堡大学物理所攻读博士学位。并获得德国资助额度最高的博士研究生奖学金——德国电信精英奖（Eliteförderung der Deutsche Telekom Stiftung）的三年资助。目前，他是该奖学金唯一的外籍获得者。在博士期间，他和同事一起合作，系统性开展了冷原子量子存储和量子中继的理论和实验研究，将前期实验结果应用于理论研究之中，发展和完善了远距离量子中继器理论，同时进一步发展了冷原子操纵、光与冷原子干涉和单光子存储等关键实验技术，取得了一系列具有重要科学意义的研究成果：首次实验实现了光子比特与原子比特之间的量子态隐形传输，该研究成果以封面标题的形式发表在《自然·物理》杂志上；首次实现的具有存储和读出功能的纠缠交换，成功实现了远距离量子通信中的基本部件“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步，由于该工作的重要性，《自然》杂志为此专门向有关科学新闻媒体发布了题为《量子推动》(Quantum Boost) 的新闻稿，称赞该工作“扫除了量子通信中的一大绊脚石”。文章发表后，《自然》杂志同期在网页上以“This week’s news”头条新闻的形式进行了报道，随后多家知名学术网站对该成果进行了专题报道。欧洲物理学会将该成果选为“2008年度物理学亮点（The Best of 2008）”。

实现粒子间的可控量子相互作用是可拓展量子信息处理的另一关键元素，光晶格中的超冷原子系统是实现多粒子可控相互作用的最理想体系。因此，2008年获得博士学位后，陈宇翱与慕尼黑马克斯·普朗克量子光学所所长Immanuel Bloch教授合作，以Project Leader的身份从事光晶格量子信息处理的实验研究，取得了多项创新性实验成果。如他与同事在国际上首次实现在光晶格中模拟多体Landau-Zener 效应，后续工作在《自然·物理》上以封面论文的形式发表，推动了可拓展量子计算和量子模拟研究领域的发展。

在国外工作期间，他一直与中国科大保持紧密合作，为中国科大多光子纠缠保持世界领先做贡献，2010 年，他与中国科大的同事在国际上首次实现基于量子隐形传态的量子逻辑门，该项成果是容错量子计算领域的一次重大突破，相关研究发表于PNAS 上。

2011年，陈宇翱入选中组部首批“青年千人计划”全职回国工作，围绕基于光子与超冷原子的可拓展量子信息处理展开实验研究。结合当今前沿的光子和冷原子操作和测量技术，如高性能的单光子和光子对产生技术、高效率单光子探测技术、原子的冷却和囚禁技术、光晶格的产生、操控和测量技术等，一方面他和同事一起进一步发展了国际领先的多粒子纠缠实验技术，并将其系统性地应用到量子通信、量子计算和精密测量研究，获得了若干原创性成果。如他和同事在国际上首次实现了八光子纠缠态的制备，欧美多家知名科技媒体报道了这一工作，称其“打破了自己保持的六光子纪录，首次实验纠缠了八个光子”；随后，他们基于八光子纠缠技术，在国际上首次实现拓扑量子纠错，以长文形式发表。在实验室发展的高亮度纠缠技术的基础上，他和同事在青海湖首次实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，以封面标题的形式发表在《自然》上。在2012年底《自然》杂志推出的年度回顾特刊中，该工作被选为“年度十大科技亮点（Features of the Year）”，同时该工作入选Science News、Discovery News、Wired Science等网站的2012年度科技亮点。

另一方面，他正在开展简并费米-费米混合气体在光晶格中的量子计算和量子模拟的研究，他带领着团队正在搭建异核费米原子6Li-40K 混合量子简并的实验平台，在实现简并的6Li-40K混合的基础上将其装入三维光晶格中，该实验平台侧重于实现6Li和40K这两个费米子在不同几何结构下特别是三维光晶格中的量子调控，这样一个质量不平衡的费米混合系统有着丰富多彩的量子相图，进而可以研究光晶格中超冷原子的量子模拟和量子计算。通过开发在光晶格中对费米费米混合系综的新型冷却技术来研究不同的量子相变过程，从而绘制一幅完整Hubbard模型在低温区的相图，填补目前人类在这一方向上的空白。

迄今，陈宇翱已在Nature (4 篇)、Nature Physics (6 篇)、Nature Photonics(4篇)、PNAS (1 篇)、Physical Review Letters (23 篇)上发表论文38篇（其中第一作者或通讯作者15篇），他引1800余次。由于他“在基于光子和冷原子的量子操纵以及在量子信息和量子模拟等领域中做出的杰出贡献”，欧洲物理学会近日授予他2013年度菲涅尔奖。




陈宇翱，男，汉族，1981年4月出生。中国科学技术大学教授，“青年千人计划”入选者。

在1998年于冰岛举行的第29届国际中学生物理奥赛中，陈宇翱获实验第一、总分第一，填补了中国学生从未在国际物理奥赛中取得过实验第一的空白，并被授予“绝对冠军”的称号。同年，他被保送进入中国科学技术大学少年班深造。2002年毕业后，在中国科大近代物理系师从潘建伟院士攻读硕士学位，在导师的指导下，他搭建了世界上第一个五光子纠缠的实验平台，在量子力学非定域性、量子隐形传态、纠缠交换等方向上取得许多重要成果，2004年，在《自然》杂志上发表了“实验实现五光子纠缠与终端开放的隐形传态”[Nature 430, 54 (2004)]，一举奠定了我国在多光子纠缠操纵方面，国际领先的地位，该研究成果于2004年入选欧洲物理学会“年度国际物理学亮点（Highlights of the Year for 2004）”，同时入选美国物理学会“年度国际物理学重大事件（The Top Physics Story for 2004）”，这是欧洲物理学会和美国物理学会首次将中国科学家在国内取得的研究成果选入年度亮点。

由于表现出色，陈宇翱于2004年提前获得硕士学位。鉴于可拓展光量子信息处理需要发展量子存储和量子中继技术，他跟随导师潘建伟前往德国海德堡大学物理所攻读博士学位。并获得德国资助额度最高的博士研究生奖学金——德国电信精英奖（Eliteförderung der Deutsche Telekom Stiftung）的三年资助。目前，他是该奖学金唯一的外籍获得者。在博士期间，他和同事一起合作，系统性开展了冷原子量子存储和量子中继的理论和实验研究，将前期实验结果应用于理论研究之中，发展和完善了远距离量子中继器理论，同时进一步发展了冷原子操纵、光与冷原子干涉和单光子存储等关键实验技术，取得了一系列具有重要科学意义的研究成果：首次实验实现了光子比特与原子比特之间的量子态隐形传输，该研究成果以封面标题的形式发表在《自然·物理》杂志上；首次实现的具有存储和读出功能的纠缠交换，成功实现了远距离量子通信中的基本部件“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步，由于该工作的重要性，《自然》杂志为此专门向有关科学新闻媒体发布了题为《量子推动》(Quantum Boost) 的新闻稿，称赞该工作“扫除了量子通信中的一大绊脚石”。文章发表后，《自然》杂志同期在网页上以“This week’s news”头条新闻的形式进行了报道，随后多家知名学术网站对该成果进行了专题报道。欧洲物理学会将该成果选为“2008年度物理学亮点（The Best of 2008）”。

实现粒子间的可控量子相互作用是可拓展量子信息处理的另一关键元素，光晶格中的超冷原子系统是实现多粒子可控相互作用的最理想体系。因此，2008年获得博士学位后，陈宇翱与慕尼黑马克斯·普朗克量子光学所所长Immanuel Bloch教授合作，以Project Leader的身份从事光晶格量子信息处理的实验研究，取得了多项创新性实验成果。如他与同事在国际上首次实现在光晶格中模拟多体Landau-Zener 效应，后续工作在《自然·物理》上以封面论文的形式发表，推动了可拓展量子计算和量子模拟研究领域的发展。

在国外工作期间，他一直与中国科大保持紧密合作，为中国科大多光子纠缠保持世界领先做贡献，2010 年，他与中国科大的同事在国际上首次实现基于量子隐形传态的量子逻辑门，该项成果是容错量子计算领域的一次重大突破，相关研究发表于PNAS 上。

2011年，陈宇翱入选中组部首批“青年千人计划”全职回国工作，围绕基于光子与超冷原子的可拓展量子信息处理展开实验研究。结合当今前沿的光子和冷原子操作和测量技术，如高性能的单光子和光子对产生技术、高效率单光子探测技术、原子的冷却和囚禁技术、光晶格的产生、操控和测量技术等，一方面他和同事一起进一步发展了国际领先的多粒子纠缠实验技术，并将其系统性地应用到量子通信、量子计算和精密测量研究，获得了若干原创性成果。如他和同事在国际上首次实现了八光子纠缠态的制备，欧美多家知名科技媒体报道了这一工作，称其“打破了自己保持的六光子纪录，首次实验纠缠了八个光子”；随后，他们基于八光子纠缠技术，在国际上首次实现拓扑量子纠错，以长文形式发表。在实验室发展的高亮度纠缠技术的基础上，他和同事在青海湖首次实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，以封面标题的形式发表在《自然》上。在2012年底《自然》杂志推出的年度回顾特刊中，该工作被选为“年度十大科技亮点（Features of the Year）”，同时该工作入选Science News、Discovery News、Wired Science等网站的2012年度科技亮点。

另一方面，他正在开展简并费米-费米混合气体在光晶格中的量子计算和量子模拟的研究，他带领着团队正在搭建异核费米原子6Li-40K 混合量子简并的实验平台，在实现简并的6Li-40K混合的基础上将其装入三维光晶格中，该实验平台侧重于实现6Li和40K这两个费米子在不同几何结构下特别是三维光晶格中的量子调控，这样一个质量不平衡的费米混合系统有着丰富多彩的量子相图，进而可以研究光晶格中超冷原子的量子模拟和量子计算。通过开发在光晶格中对费米费米混合系综的新型冷却技术来研究不同的量子相变过程，从而绘制一幅完整Hubbard模型在低温区的相图，填补目前人类在这一方向上的空白。

迄今，陈宇翱已在Nature (4 篇)、Nature Physics (6 篇)、Nature Photonics(4篇)、PNAS (1 篇)、Physical Review Letters (23 篇)上发表论文38篇（其中第一作者或通讯作者15篇），他引1800余次。由于他“在基于光子和冷原子的量子操纵以及在量子信息和量子模拟等领域中做出的杰出贡献”，欧洲物理学会近日授予他2013年度菲涅尔奖。