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访清华大学博士后校友吴宇恺:探求量子计算新发展

日期:2020-11-14 17:24:14


吴宇恺,2019年5月博士毕业于美国密歇根大学物理系,以第一作者、共同一作或合作者身份在Physical Review A, Nature Communications, Physical Review Letters等国际期刊上发表论文十余篇,担任Physical Review Letters, Physical Review A等期刊的审稿人。2019年7月,进入清华大学交叉信息研究院从事博士后研究工作,入选“博士后国际交流计划引进项目”和清华大学首批“水木学者”计划。

吴宇恺本科就读于清华大学物理系,得益于清华大学提供的优秀学习环境、学术氛围,以及丰富的国际学术交流的机会,本科学习期间,他在不断充实专业知识的同时,逐渐将自己的研究兴趣确定在了量子计算这一前沿方向。2015年,他获得美国密歇根大学物理系的全额奖学金,赴美攻读博士学位,师从段路明教授。

量子计算是一个交叉学科,其目标是制造以物理中的量子力学为基础的、拥有超越传统计算机性能的新型计算机,有望在物理、化学、生物等基础研究,以及材料、密码学、人工智能等领域取得广泛的应用。量子计算的研究,既涉及量子算法、量子纠错、量子操控方案等的理论研究,也包括采用超导电路、离子、冷原子、光子、金刚石自旋、半导体量子点、拓扑材料等物理系统来实现这些操作的具体方法;而每一种物理系统,又涉及诸如低温、真空、激光、微波、电路、材料等各种技术。这就要求量子计算的研究者,在对某个具体的方向有所专攻的同时,也需要对整个领域有一个全局的理解。加入段路明教授的研究组,给了吴宇恺极佳的学习和研究量子计算的机会。

在密歇根大学攻读博士期间,他跟随导师进行理论研究,主攻离子阱方向研究,同时也参与了冷原子、金刚石自旋、超导电路等方向的多项课题科研工作。为了进一步提升科研成果,与不同物理体系的实验研究者交流合作,吴宇恺还在每年暑假访问导师在清华大学交叉信息研究院量子信息中心的实验室,与清华的师生深入交流。正是对国内科研环境的深入了解,使得他坚定了毕业后回国继续从事研究的决心。2019年5月,他仅用四年时间就取得了博士学位,同时为扩充量子计算研究的所需的专业知识储备,他还广泛涉猎数学、计算机等知识学习,并取得数据科学的非学位证书。博士毕业后,吴宇恺追随全职到清华大学工作的导师段路明教授,回到清华开启博士后研究历程。

量子信息技术已成为世界各国战略竞争的焦点之一,是未来中国科技发展的重大方向之一。交叉信息研究院量子信息中心拥有丰富的量子计算研究资源,在多个实验平台中都取得过重要的进展,如利用刀片型离子阱、芯片型离子阱等实现单离子和多离子的存储与操控,利用超导量子比特与微波谐振腔耦合实现的量子纠错、量子精密测量,利用声光调制器实现的冷原子系综里量子纠缠的产生、存储和远距离传输,在金刚石自旋系统里的多种高保真度量子逻辑门等。自进站以来,吴宇恺参与了多个项目的研究工作,与这些项目的实验研究者们广泛地交流合作,进行各种实验方案的设计与改进和实验数据的理论分析。

段路明教授团队在实验室工作
除各种实验研究平台等一流科研硬件设施外,多渠道的学术交流机会、丰富的图书期刊资源等优质软件条件也让吴宇恺的博士后研究工作更为顺利。通过举办学术会议、邀请国内外知名学者来访等各种形式,交叉信息院积极促进国内外学术交流,在进站不到一年的时间里,吴宇恺就获得了多次与美国马里兰大学、奥地利因斯布鲁克大学等国际顶尖研究组的研究者分享科研经验的机会。此外,学校还为“水木学者”优先提供博士后公寓等生活保障,让他能够把更多的精力投入到科研之中。

信息时代,人类所掌握的科学知识、技术都在日新月异地发展,科研工作不仅要靠个人的努力,更需要各方向专业人才的充分交流与团队的紧密合作。在“水木学者”计划和交叉信息研究院提供的优秀科研环境和高起点发展平台上,吴宇恺坚信自己会在未来的博士后工作中专注科研,一路砥砺前行,做一名有担当的清华人,为国家、为社会做出自己的贡献。

 


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