刘刚钦

简介


2009年毕业于北京师范大学物理系。
2014年在中国科学院物理研究所获得博士学位。
2014-2018年在香港中文大学物理系进行博士后研究。
2018年加入物理所固态量子信息与计算实验室,任特聘研究员,博士生导师。

主要研究方向


(1) 量子计算: 量子计算利用物理系统的量子特性,如量子叠加态和纠缠态,来解决特定的计算问题。量子计算是当前物理和信息科学中最热门的研究领域之一,学术界和业界均寄予厚望。量子计算的快速发展刷新着我们对信息处理方式和处理能力的预期,也不断加深着我们对量子力学基本规律的认识。我们的研究以可拓展的量子计算为远期目标,通过发展和优化固体中自旋量子比特的制备,操控,测量技术,探索量子计算和量子信息相关的物理问题。
(2) 量子精密测量:为了实现量子计算而发展起来的量子调控技术,也是研究微观物质世界的有力工具,量子精密测量应运而生。我们以金刚石氮空位中心的单个自旋为纳米尺度探针,利用其自旋量子态对周围环境非常敏感的机制,构建高灵敏度的量子传感探测方案,并应用到凝聚态物理前沿问题的研究中。量子精密测量和量子计算相辅相成,既有深刻的物理问题,也有广阔的应用前景。

过去的主要工作及获得的成果


我们课题组在自主搭建的多套光磁共振实验平台上,经过十来年的探索,发展了完备的金刚石氮空位中心自旋量子调控技术,并在量子计算和量子精密测量方面取得了一系列阶段性成果:如在实验上演示了两种抑制电子自旋退相干的方案(动态核自旋极化和动力学解耦),提出并实现了相干性自保护的两比特量子逻辑门 (Gate by DD);实验演示了量子克隆机以及量子纠缠对于精密测量的提升效果;室温下利用连续的弱测量实现了单个核自旋量子跳变(quantum jump)的观测等。最近,瞄准量子精密测量在凝聚态物理中的应用,我们实现了金刚石对顶砧高压环境下的原位灵敏磁性测量。

代表性论文及专利


(1) Ya-Nan Lu#, Yu-Ran Zhang#, Gang-Qin Liu*, Franco Nori, Heng Fan*, and Xin-Yu Pan*. "Observing Information Backflow from Controllable Non-Markovian Multichannels in Diamond", Physical Review Letters 124, 210502 (2020).

(2) Yan-Xing Shang, Fang Hong, Jian-Hong Dai, Hui-Yu, Ya-Nan Lu, En-Ke Liu, Xiao-Hui Yu*, Gang-Qin Liu*, and Xin-Yu Pan*. "Magnetic Sensing inside a Diamond Anvil Cell via Nitrogen-Vacancy Center Spins", Chinese Physics Letters 36, 086201 (2019). Express Letters.

(3) Gang-Qin Liu#, Xi Feng#, Ning Wang, Quan Li, and Ren-Bao Liu.  “Coherent quantum control of nitrogen-vacancy center spins near 1000 kelvin”, Nature Communications 10, 1344 (2019).

(4) Ning Wang#, Gang-Qin Liu#, Weng-Hang Leong#, Hua-Ling Zeng#, Xi Feng, Si-Hong Li, Florian Dolde, Helmut Fedder, Jorg Wrachtrup, Xiao-Dong Cui, Sen Yang, Quan Li, and Ren-Bao Liu. “Magnetic Criticality Enhanced Hybrid Nanodiamond Thermometer under Ambient Conditions”. Physical Review X 8, 011042 (2018).

(5) Ting Zhang#, Gang-Qin Liu#, Weng-Hang Leong#, Chu-Feng Liu, Man-Hin Kwok, To Ngai, Ren-Bao Liu, and Quan Li.  “Hybrid nanodiamond quantum sensors enabled by volume phase transitions of hydrogels”, Nature Communications 9, 3188 (2018).

(6)  Gang-Qin Liu*, and Xin-Yu Pan*. “Quantum information processing with nitrogen-vacancy centers in diamond”, Chinese Physics B 27, 020304 (2018). Review article.

(7) Gang-Qin Liu, Jian Xing, Wen-Long Ma, Ping Wang, Chang-Hao Li, Hoi Chun Po, Yu-Ran Zhang, Heng Fan, Ren-Bao Liu, and Xin-Yu Pan. “Single-Shot Readout of a Nuclear Spin Weakly Coupled to a Nitrogen-Vacancy Center at Room Temperature”, Physical Review Letters 118, 150504 (2017).

(8) Gang-Qin Liu, Yu-Ran Zhang, Yan-Chun Chang, Jie-Dong Yue, Heng Fan, and Xin-Yu Pan. “Demonstration of entanglement-enhanced phase estimation in solid”, Nature Communications 6, 6726(2015).

(9) Gang-Qin Liu, Qian-Qing Jiang, Yan-Chun Chang, Dong-Qi Liu, Wu-Xia Li, Chang-Zhi Gu, Hoi Chun Po, Wen-Xian Zhang, Nan Zhao, and Xin-Yu Pan. “Protection of centre spin coherence by dynamic nuclear spin polarization in diamond”, Nanoscale 6,10134-10139(2014).

(10) Gang-Qin Liu, Hoi Chun Po, Jiangfeng Du, Ren-Bao Liu, and Xin-Yu Pan. “Noise resilient quantum evolution steered by dynamical decoupling”, Nature Communications 4 2254(2013).

(11) Gang-Qin Liu, Xin-Yu Pan, Zhan-Feng Jiang, Nan Zhao, and Ren-Bao Liu. “Controllable effects of quantum fluctuations on spin free-induction decay at room temperature”, Scientific Reports 2, 432(2012).
 

目前的研究课题及展望


目前承担国家自然科学基金委重点项目和面上项目、科技部重点研发计划、中科院先导项目和仪器研制项目等。我们对单个和少数几个自旋量子比特的理解和控制已比较完备,正针对(可拓展的)更多量子比特系统进行探索,并将自旋量子调控应用于凝聚态物理前沿课题。

培养研究生情况


每年拟录取2-3名博士研究生,欢迎对量子科学感兴趣的同学加入。
近期拟招聘博士后1名,主要开展自旋量子调控实验研究,有低温研究经验优先,请邮件联系gqliu@iphy.ac.cn。

其他联系方式


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