团队负责人：薛飞教授、陈冰教授

团队成员：耿建培研究员、周辉副研究员、钱鹏副研究员、范经纬副研究员、张霆副教授、于志飞博士、郑任菲博士、季云兰博士

量子信息科技属于战略性、基础性的前沿科技创新领域，可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈，事关全球科技革命和产业变革的走向，是国际竞争的焦点。量子通信有望解决金融、政务、商业等领域的信息传输安全问题。量子计算可为人工智能、密码破译、材料设计、基因分析等所需的大规模计算难题提供解决方案。量子精密测量可大幅提升资源勘探、医学检测等的准确性和精度。目前合肥工业大学量子精密测量团队主要开展纳米光力及灵敏力传感；金刚石氮-空位色心与热原子系综的量子增强磁探测研究。量子精密测量实验室具有科研面积近1000平米，仪器设备超过2000万，包括：金刚石室温量子系统6套、热原子量子系统2套、纳米光力系统1套、离子注入机、超导磁体、4K低温制冷系统等。近5年，实验室以合肥工业大学为第一单位在中科院1区或自然指数期刊发表论文20余篇（主要包括：Physical Review Letters/A/B/Applied, Nano Letters, Applied Physics Letters等）；主持科技部重点研发课题1项、科技部重点研发子课题2项、国家自然科学基金原创探索项目1项、国家自然基金面上项目2项、国家自然基金青年基金3项；总到账经费超过700万。

1、研究方向

研究团队围绕主要围绕金刚石色心、热原子以及纳米力学系统开展了一系列量子信息实验和理论研究，具体包括：

1）量子光学与量子信息

以量子力学和量子光学为研究基础，通过运用现代光学的实验方法和设备，开展关于量子量子态的制备、测量与调控等研究。如基于现代量子光学的实验方法产生真空压缩态，单光子态，多光子纠缠态以及光-原子混合双模压缩态等量子态。量子态的产生的目标是拓展其在量子信息科学等领域的应用，如将纠缠态应用于量子通信，将压缩态应用于量子计算等方向。

2）量子精密测量与传感技术

以光场、原子、NV色心为产生量子态的核心资源，开展基于量子态的量子精密测量与量子传感技术的应用研究。基于光-原子相互作用系统的的量子干涉仪和磁力计，可以用来对距离、电场、磁场以及加速度等物理量的测量，基于光-NV自旋体系的相互作用系统可以用来对温度，电场以及生物磁场的探测。

3）集成量子系统以及相关的微波电子学、数字电路：

研究方向主要为基于FPGA及嵌入式系统的设计和开发。基于成熟的硬件系统，原创性且独立性的根据实验系统需求开发软硬件，对硬件进行整合将其应用于量子态的操控和精密测量系统上。如开发了微波操控系统，光电探测系统，信号采集与分析系统，实验室一体化操作系统。这些集成的电子学系统已广泛的应用在以光-原子体系，光-NV体系所产生的量子态的探测，物理量的测量（温度，磁场，电场）等实验中。

2、研究平台与设备

团队自行设计搭建的金刚石色心量子实验系统6套、热原子量子实验系统2套、纳米光力系统1套；拥有包括离子注入机、超导磁体、4K低温制冷系统、可调谐激光器、高频射频源、任意波形发生器、频谱仪等，实验室仪器设备总资产超过2000万。

自行设计搭建的实验系统：

高端实验仪器：

离子注入机、超导磁体、4K低温制冷系统

高性能激光器（包括：频准单频光纤激光器，Toptica可调谐半导体激光器及激光放大器，山大宇光固态单频激光器）

高性能电子学、微波设备（包括：Kesight的40GHz射频源，频谱仪，Zurich仪器的任意波形发生器、Rigol的射频源）

3、成员简介

薛飞，博士，教授，博士生导师，青年千人。研究领域：基于力学系统的量子精密测量

陈冰，博士，教授，博士生导师，物理系系主任。研究领域：固态自旋和热原子量子精密测量以及量子模拟。

耿建培，博士，研究员，博士生导师。研究领域：固态自旋量子精密测量。

周辉，博士，副研究员，硕士生导师。研究领域：核自旋量子控制与量子计算。

钱鹏，博士，副研究员，硕士生导师。研究领域：固态自旋量子精密测量。

范经纬，博士，副研究员，硕士生导师。研究领域：固态自旋量子精密测量。

张霆，硕士，副教授，硕士生导师。研究领域：固态自旋量子精密测量。

于志飞，博士，讲师。研究领域：热原子量子精密测量。

郑任菲，博士，讲师。研究领域：冷原子量子信息理论。

季云兰，博士，讲师。研究领域：热原子量子精密测量。

4、成果及获奖

1）科研项目

●国家重点研发计划子任务，金刚石色心量子相干控制及应用研究，2018YFA0306600，2018/01/01-2022/12/30，180.00万，在研，主持；

●国家重点研发计划子任务，基于自旋体系量子增强磁力计的研究，2020YFA0309400，2021/01/01-2025/12/30，105.00万，在研，主持；

●国家科学技术部,国家重点研发计划课题，面向固态自旋量子计算的应用开发，2018YFF01012505，2018/10/01-2021/09/30,46.00万，在研，主持；

●国家自然科学基金面上项目，12174081，基于矢量光场的金刚石氮-空位色心实时矢量磁场探测研究，2022.1-2015.12，61.0万，在研，主持；

●国家自然科学基金面上项目，61376128，基于金刚石色心体系的通用可编程量子处理器研究，2014.1-2017.12，100万，已结题，主持；

●国家自然科学青年科学基金，11604069，低光功率下基于相干量子调控技术的高效光与原子相互作用，2017-01至2019-12，21万，已结题，主持；

●国家自然科学青年科学基金，11904070，基于原子系综中非经典光场量子态的时域调控研究与应用，2019/10/09-2022/12/31，27万元，在研，主持；

●国家自然科学青年科学基金，12104282，自旋多体系统中量子绝热捷径技术的实现及其应用，2022/01/01-2024/12/31,30万元，在研，主持。

2）学术论文

●Peng Qian, Yunpeng Zhai, Jun Hu, Renfei Zheng, Bing Chen, Nanyang Xu, Phys. Rev. A 106, 033506 (2022).

●Feifei Zhou, Xueying Zhou, Zhiyi Hu, Yumeng Song, Ting Zhang, Bing Chen, Nanyang Xu, Appl. Phys. Lett. 120, 264002 (2022).

●Feifei Ge, Bing Chen, Yangpeng Wang, Feifei Zhou, Renfei Zheng, Xiaofan Yang, Peng Qian, Nanyang Xu, Journal of Lightwave Technology (Early Access) (2022).

●Feifei Zhou, Shupei Song, Yuxuan Deng, Ting Zhang, Bing Chen, Nanyang Xu, Review of Scientific Instruments 92, 114702 (2021).

●Peng Qian, Xue Lin, Feifei Zhou, Runchuan Ye, Yunlan Ji, Bing Chen*, Guangjun Xie, Nanyang Xu*, Appl. Phys. Lett. 118, 084001 (2021).

●Bing Chen, Shuo Li, Xianfei Hou, Feifei Ge, Feifei Zhou, Peng Qian, Feng Mei, Suotang Jia, Nanyang Xu, Heng Shen, Photonics Research. 9, 81-87 (2021).

●Bing Chen, Jianpei Geng, Feifei Zhou, Lingling Song, Heng Shen*, and Nanyang Xu*, Appl. Phys. Lett. 114, 041102 (2019).

●Nanyang Xu*, Yu Tian, Bing Chen, Jianpei Geng, Xiaoxiong He, Ya Wang*, Jiangfeng Du*, Phys. Rev. Appl. 12, 024055 (2019).

●Bing Chen, Xianfei Hou, Feifei Ge, Xiaohan Zhang, Yunlan Ji, Hongju Li, Peng Qian, Ya Wang*, Nanyang Xu*, Jiangfeng Du*, Nano Lett. 20, 8267-8272 (2020).

●Yumeng Song#, Yu Tian#, Zhiyi Hu, Feifei Zhou, Tengteng Xing, Dawei Lu, Bing Chen*, Ya Wang, NanyangXu*, and Jiangfeng Du*, Photonics Research 8, 1289-1295 (2020).

●Bing Chen, Xianfei Hou, Feifei Zhou, Peng Qian, Heng Shen*, and Nanyang Xu*, Appl. Phys. Lett. 116, 194002 (2020).

●Nanyang Xu*，Fengjian Jiang，Yu Tian，Jianfeng Ye，Fazhan Shi，Haijiang Lv，Ya Wang*，Joerg Wrachtrup，Jiangfeng Du*，Physical Review B(Rapid communication)，93,161117 (2016).

●Yunlan Ji, Feifei Zhou, Xi Chen, Ran Liu, Zhaokai Li, Hui Zhou*, and Xinhua Peng*. Counterdiabatic transfer of a quantum state in a tunable Heisenberg spin chain via the variational principle. Phys. Rev. A 105, 052422 (2022).

●Xi Chen, Yuchen Li, Ze Wu, Ran Liu, Zhaokai Li, and Hui Zhou*. Experimental realization of Hamiltonian tomography by quantum quench. Phys. Rev. A 103, 042429 (2021).

●Hui Zhou, Yunlan Ji, Xinfang Nie, Xiaodong Yang, Xi Chen, Ji Bian, and Xinhua Peng*. Experimental realization of shortcuts to adiabaticity in a nonintegrable spin chain by local counterdiabatic driving. Phys. Rev. Applied 13, 044059 (2020);

●Hui Zhou, Xi Chen, Xinfang Nie, Ji Bian, Yunlan Ji, Zhaokai Li, Xinhua Peng*. Floquet-engineered quantum state transfer in spin chains. Sci. Bull. 64, 888 (2019).

●Ji Bian, Xi Chen, Ran Liu, Zhennan Zhu, Xiaodong Yang, Hui Zhou*, and Xinhua Peng*. Experimental observation of the effect of global phase on optimal times of SU(2) quantum operations. Phys. Rev. A 100, 042315 (2019).

●Yunlan Ji, Ji Bian, Xi Chen, Jun Li, Xinfang Nie, Hui Zhou*, and Xinhua Peng*. Experimental preparation of GHZ states in an Ising spin model by partially suppressing the nonadiabatic transitions. Phys. Rev. A 99, 032323 (2019).

3）发明专利

●陈冰;葛菲菲;周飞飞;徐南阳;一种基于径向偏振光的金刚石矢量磁力计及其应用, 2020-3-10,中国, CN202010161773.3. (专利)

●徐南阳;施赛烽;陈冰;一种单光子脉冲到达时间探测装置, 2018-12-26,中国, CN201811600095.5. (专利)

●陈冰;徐南阳;宋雨萌;田宇;一种提高金刚石NV色心光子产生和收集效率的方法, 2017-09-19,中国, CN201710844947.4. (专利)

5、招生计划

每年招收博士研究生2-3名，硕士研究生5-8名；

欢迎本科生参加本科科研，每年可接收本科生约5名。