【访谈录】史保森:我看见量子信息的世界里有诗句

他从零开始搭建了基于原子系综的量子信息实验平台,他手下两名学生获得了今年研究生国家奖,他是成果丰硕、授业有方的大牛教授,也是学生眼中“非常亲和”的导师与长辈。让我们走近这期的主角—史保森老师。

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       简介

史保森

光学与光学工程系教授,博士生导师。2007年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,2015年入选为国家杰出青年人才。

主要从事基于原子系综的量子信息实验、基于涡旋光场的光信息处理、基于非线性过程的量子信息的实验等研究。



1998年获中国科学技术大学物理系博士学位,导师郭光灿院士;同年留校任教,负责筹建非线性光学实验室,并在此基础上建立量子信息实验室。所领导小组在国内率先制备了脉冲纠缠光子对。2001-2004年在日本NEC基础研究所从事量子光学, 非线性光学和量子信息的理论和实验研究。

已在包括Nature Photonics、Nature Communications、PRL等著名学术刊物发表论文70余篇,SCI引用900余次,他引820余次。

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   致知

Q1:目前量子信息研究主要集中在哪些方面?

A1:第一个方向就是量子通讯,潘校长做的广义量子通讯就是基于卫星或者京沪干线,这是两种不同的建立广义通讯网的模式,一个是通过自由空间,一个是通过光纤系统。另一个是量子计算机,它具有强大的并行计算能力。第三个是量子精密测量,对一些基本物理常数进行高精度的测量。

Q2:将光子编码到高维空间,是如何使单光子所携带的信息增加的?

A2:光子所携带的信息量取决于你的编码方式。量子通讯里经常把信息编码到二维的偏振空间上,这时一个光子所携带的信息量就是Log2(2)=1个比特。但如果把光子编码在高维自由度上,比如轨道角动量自由度,这时单光子携带的就是log2(D)个比特(D是维数)。在不改变传输速率的前提下,这就可以提高信道容量。

Q3:多自由度超纠缠可以应用于哪些方面?

A3:在基本物理问题的研究上,例如贝尔不等式检验、非定域性问题,多自由超纠缠相比于单一纠缠有一定的好处。在通讯上,之前提的二维偏振纠缠和轨道角动量高维纠缠就组成了一个超纠缠,它可以进一步提高信道的传输容量;另外它对于建立兼容性的量子网络也有很大帮助,因为我们对不同的物理体系或者量子信息任务,可以采取不同的编码方式,编码到不同的自由度上去。


03

术业

“郭老师讲课很有感染力,我就被他吸引过来”

其实我研究生不是在这儿做的,当时我想考到上海光机所,后来听郭光灿院士作压缩态的报告。郭老师讲课是非常有激情、有感染力的,我听完就被他吸引过来,准备考他的博士。当时郭院士叫我来这最重要的一个原因就是,国内做量子信息实验的人还很少,郭老师看到量子信息的发展,想让我来做这个实验。当然还有一个原因就是我女朋友在合肥工作。


“一定要有兴趣,嘴勤手勤”

关于研究生的科研训练,首先你一定要对这个方向有兴趣,你从以前的被动从书本中学习,到现在要主动去探索未知的东西,你有兴趣才有动力,才能克服困难去做。第二是一定嘴要勤快,你要不断地问老师、问师兄师姐,因为实验上很多技巧性的东西你在书上根本学不到,当然自己摸索也是很重要的,但也很花时间。第三个是手要勤快,像我们做实验的,要想方设法去寻找机会,尽一切可能动手去做。当然其中一个关键是看导师的引导,理论上也要自己拔高。


“那会儿很艰苦,喜欢才会坚持下去”

我早期做非经典光场,回国之后发现有人在做类似课题了,就开始转做基于原子系综的量子信息实验,但当时我对冷原子这个体系是一无所知!所以从05年起我就带着两个学生从头开始学,搭了两年的平台才抓到囚禁原子团。但你只是有了个物理平台,具体做什么东西又有很多技巧,我又开始摸索。那几年很艰苦,这方面基本没什么文章。一直到11年才逐步出了些成果。那时候对这个行当还不太熟,写文章还经常被拒,我对自己都有点灰心丧气。但坚持到12年就开始好转了。

所以说研究生一定要喜欢这个方向,你要是不喜欢,几年出一个工作自己也没信心了,肯定不会坚持下去。



“鼓励研究生自己提问题”

关于一个课题的开始,首先对这个领域要有一个宏观把控,领域里的关键问题是什么。在我们组我会给你一个大方向,如果你没有兴趣可以跟我讨论。我也鼓励你们能提出自己的见解,提出一些有创造性的问题,如果这个问题有学术价值,那我们就去做。

04

科研之外

Q1:老师是怎么平衡科研和业余生活的?

A1:我喜欢运动,虽然你看我体型不行,但现在我还是很喜欢出去走走路,爬爬山,看体育比赛节目。我的观点就是工作时认真工作,该到放松的时候就去放松。只要能认认真真地把导师安排的活,保证高质量地完成,我觉得就够了。

Q2:您对学生的其他生活能力有没有什么建议

A2:我不希望我的学生都是书呆子,所以我经常鼓励学生自己去组织一些活动。第二,我也希望学生除了业务做上去,生活各个方面也能是个强者。比如你要有必要的社交能力,很多学生可能为人处世上还是有一定欠缺。所以我们这来了相关专家,我一般都带着学生去跟他们见面打交道。:

Q3:最后,老师对进入科研阶段的学生有什么寄语

A3:“不经历风雨,怎么见彩虹,没有人能够随随便便成功。静下心来踏踏实实地干活,我始终相信你付出多少,就会收获多少。”


我们都知道成功背后必有无数辛酸,但真的聆听了史老师从搭建平台到出成果这般“守得云开见月明”的故事,或许才能些许领会到这条路的不可承受之轻;我们都知道名师出高徒,但“名”字背后为学生称道的育人处世,或许让我们更懂“师”字之重。我们祝愿史老师在科研道路上继续大放异彩,更希望大家于此共勉,攀上属于自己的科研高峰!


来源:中国科学技术大学 物理学院研究生会

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丁冬生,男19872月出生。2010年7月于安徽师范

大学获学士学位。2010年9月-2015年7月年在中国科学技术大学硕博连读进行研究工作,主要从事基于原子系统的宽带高维量子信息的实验研究以及里德堡原子方面的工作。第一作者或通信作者在国际顶尖期刊上发表数篇文章,包括Nature photonics(1篇)

Nature communications(2篇),

Physical Review Letters (3篇),

Light Science and Applications(1篇), Optica (1篇,OSA 旗舰杂志);以及在 Physical Review AOptics ExpressOptics LettersApplied Physics Letters 等著名杂志上发表第一作者文章18篇。

工作经历:

2014年9月-2015年7月,在中国科学技术大学聘为助理研究员。

2015年8月-2018年3月,在中国科学技术大学聘为副研究员。

2018年4月-至今。在中国科学技术大学聘为特任教授。

曾获:

王大珩高校学生光学奖(2013 年);

中科院院长特别奖(2015年);

中科院优秀博士学位论文奖(2016年);

联系方式

dds@ustc.edu.cn