范桁

范桁，毕业于北京大学，现任中国科学院物理所研究员、博士生导师、固态量子信息与计算实验室主任，Q03组长。"973"项目课题负责人。

范桁
原图链接 图片来源搜狐 中科院固态量子信息与计算实验室主任
国籍	中国
母校	北京大学
职业	教育科研工作者

2005年11月, 进入中科院物理所， 研究员/博士生导师。"973"项目课题负责人。

曾在美国斯坦福大学，美国IBM研究中心，英国牛津大学，香港大学，香港中文大学，新加坡国立大学访问并展开合作研究。国外合作者包括M.Wadati(东京大学)，E.Yablonovich(加州大学洛杉矶,加州大学伯克利，美科学院院士、美工程院院士)，V. Roychowdhury(加州大学洛杉矶)，S. Lloyd(麻省理工学院)， V. Korepin(纽约州立大学石溪)， S. Bose (英国伦敦大学学院)， V. Vedral (英国牛津大学)，L. Q. Kwek(新加坡国立大学、南洋理工)等。

学术任职:中国物理学会咨询委员会委员;中国物理学会低温物理专业委员会委员;中科院物理所学术委员会常务委员;中科院物理所学位委员会委员;Editorial Board Member of Scientific Reports (编委);欧洲J.Phys.A:Math and Theor.杂志Advisory Board.;Frontiers in Physics (编委);美国APS(Phys.Rev.)审稿人;AIP(Appl.Phys.Lett.)审稿人;欧洲IOP杂志审稿人(J.Phys.A，J.Phys.B， New J.Phys.等);《科学通报》编委会成员。

目录

人物简介

1990年7月，毕业于北京大学，获学士学位。

1993年7月和1996年7月，西北大学获得硕士和博士学位。

1996年7月至1999年5月，西北大学现代物理所讲师、教授。

1999年5月至2001年5月，东京大学作JSPS外国人特别研究员。

2001年5月至2004年5月，日本科技振兴事业团(JST)ERATO Researcher.

2004年5月至2005年，加州大学洛杉矶分校(UCLA)博士后。

2005年11月至今，中国科学院物理研究所 研究员、博士生导师、固态量子信息与计算实验室主任。

主要研究方向

量子计算和量子模拟理论与实验研究，主要关注各种量子现象利用量子计算方法的模拟，比如量子多体、量子相变、量子动力学、量子化学等的量子模拟，量子计算研究关注各种量子算法的实现，量子逻辑门的物理实现，量子纠错码的实现等。最近集中于:(i)超导量子计算理论与实验;(ii)与金刚石NV中心实验合作;(iii)量子现象模拟、量子虚拟机.

(1)量子计算和量子信息。对应于传统计算机的信息单元比特，量子信息的单元是量子比特，它是一种0和1的相干叠加量子态。不同于经典比特，量子信息的多量子比特会出现量子纠缠性质，即比特之间可以存在一种相互关联、相互纠缠的量子态。我们关注量子信息研究的各个方面:包括量子纠缠、量子关联研究，量子克隆研究，量子纠错码研究，量子密钥分发研究，量子算法研究，量子信息和量子计算基本理论等。

(2)量子计算和量子信息的物理实现。我们关注量子信息处理物理实现的理论和实验研究:包括各种实现方案研究，例如基本逻辑门量子计算，绝热量子计算，建立在测量基础上的量子计算等。具体物理系统我们关注超导量子比特系统，金刚石氮色心系统，量子光学/光子系统等。

(3)量子信息处理在凝聚态物理中的应用。我们利用量子信息中发展出的一些技术，特别是量子纠缠和量子关联理论，研究各种凝聚态模型比如相变性质，拓扑性质。也会根据凝聚态模型的性质研究其实现量子计算、量子模拟的可能性。

(4)量子物理研究。我们关注利用量子性质实现超越经典极限的量子计量学研究，特别关注在测量未知位相参数时的最终精度极限、被称为海森堡极限的研究。我们同时关注量子物理的基本理论及其实验验证研究，比如Bell不等式，测不准原理，量子(反)芝诺效应，量子信息的相对论效应等。

(5)凝聚态强关联系统。我们关注拓扑分数Chern绝缘体，分数量子霍尔效应的晶格模型研究，最近进展可参看2012/2013年研究进展。

(6)统计模型和量子场论。.

过去的主要工作及获得的成果

发表SCI论文240余篇，其中2篇长篇综述Physics Reports, 2篇Nature Communications, 3篇Physical Review X, 9篇Physical Review Letters, 90余篇Phys.Rev.A/B/D, 17篇Scientific Reports, 10余篇APL/NPB/PLB.

发表的文章被他人引用4100余次, h因子35。

从本世纪开始研究领域集中在量子计算和量子信息处理, 在这方面的主要工作有:

范桁
原图链接 图片来源浙江大学 范桁，中科院物理研究所研究员

(1)在量子计算和量子模拟方向取得一系列成果。和实验组合作，利用不同量子比特系统模拟量子现象，比如利用超导量子比特实现了多体局域化，首次定量确认了纠缠熵随时间对数增长这一结果。

(2)在量子克隆的研究中取得一系列的结果，其中相位克隆由范桁和意大利研究组率先提出，取得较为普遍的承认，并被数个实验组在不同系统实现和验证。

(3)研究了VBS态量子纠缠的性质，并指出其和关联函数存在紧密地关系。

(4)在量子纠缠理论，量子通道容量等方面也做出一系列成果，其中曾率先提出量子纠缠阶化等级的概念。

(5)指出凝聚态模型不同量子相在绝热量子计算中的能力是不同的(Nature子刊2012发表):参考物理所2012年科研动态

(6)提出各向异性拉比模型

代表性论文

Short list:

16) Ming-Liang Hu, Xueyuan Hu, Jieci Wang*, Yi Peng, Yu-Ran Zhang,Heng Fan*,

Quantum coherence and geometric quantum discord,

Physics Reports 762-764, 1-100 (2018).参看物理所科研动态2018年63期.

15) Zhao-Yu Han, Jun Wang,Heng Fan, Lei Wang*, Pan Zhang*,

Unsupervised Generative Modeling Using Matrix Product States,

Phys. Rev. X 8, 031012 (2018).参看物理所科研动态2018年45期.

14) Yu-Ran Zhang, Yu Zeng,Heng Fan*, J. Q. You*, and F. Nori*,

Characterization of topological states via dual multipartite entanglement,

Phys. Rev. Lett. 120, 250501 (2018).参看物理所科研动态2018年36期.

13) K. Xu, J. J. Chen, Y. Zeng, Y. R. Zhang, C. Song, W. X. Liu, Q. J. Guo, P. F. Zhang, D. Xu, H. Deng, K. Q. Huang, H. Wang*, X. B. Zhu*, D. N. Zheng,Heng Fan*,

Emulating many-body localization with a superconducting quantum processor,

Phys. Rev. Lett. 120, 050507 (2018). 参看物理所科研动态2018年17期.

12) G. Q. Liu, J. Xing, W. L. Ma, P. Wang, C. H. Li, H. C. Po, Y. R. Zhang,Heng Fan, R. B. Liu, and X. Y. Pan,

Single-shot readout of a nuclear spin weakly coupled to a nitrogen-vacancy center at room temperature,

Phys. Rev. Lett. 118, 150504 (2017).参看物理所科研动态2017年13期.

11) G. Q. Liu, Y. R. Zhang, Y. C. Chang, J. D. Yue,Heng Fan*and X. Y. Pan*,

Demonstration of entanglement-enhanced phase estimation in solid,

Nature Commun. 6, 6726 (2015).参看物理所科研动态2015年11期.

10) F. Franchini*, J. Cui, L. Amico,Heng Fan*, M. Gu, L. C. Kwek, V. Korepin* and V. Vedral,

Local convertibility and the quantum simulation of edge states in many-body systems

Phys. Rev. X 4, 041028 (2014). 参看物理所科研动态2014年39期部分内容.

9) H. J. Liu, L. Jiao, F. Yang, Y. Cai, X. X. Wu, W. K. Ho, C. L. Gao, J. F. Jia, N. Wang,Heng Fan, W. Yao, and M. H. Xie,

Dense network of one-dimensional mid-gap metallic modes in monolayer MoSe2 and their spatial undulations,

范桁
原图链接 图片来源搜狐 中科院物理所固态量子实验室主任 范桁

Phys. Rev. Lett. 113, 066105 (2014). 参看物理所科研动态2014年39期部分内容。

8)Heng Fan*, Y. N. Wang, L. Jing, J. D. Yue, H. D. Shi, Y. L. Zhang, and L. Z. Mu,

Quantum cloning machines and the applications,

Phys. Rep. 544, 241 (2014). 参看物理所科研动态2014年39期部分内容。

7) Q. T. Xie, S. Cui, J. P. Cao, L. Amico* andHeng Fan*,

Anisotropic Rabi model,

Phys. Rev. X 4, 021046 (2014). 参看物理所科研动态2014年16期。

6) D. Wang, Z. Liu*, J. P. Cao andHeng Fan*,

Tunable band topology reflected by fractional quantum Hall states in two-dimensional lattices,

Phys. Rev. Lett. 111, 186804 (2013). 参看物理所科研动态2013年61期。

5) Z. Liu, E. J. Bergholtz,Heng Fanand A. M. Lauchli,

Fractional Chern insulators in topological flat bands with higher Chern number,

Phys. Rev. Lett. 109, 186805 (2012). 参看物理所科研动态2012年42期。

4) J. Cui, M. Gu, L. C. Kwek, M. F. Santos,Heng Fanand V. Vedral,

Quantum phases with differing computational power,

Nature Commun. 3, 812 (2012). 参看物理所科研动态2012年10期。

3)Heng Fan, V. Korepin, V. Roychowdhury,

Entanglement in a Valence-Bond-Solid State,

Phys. Rev. Lett. 93, 227203 (2004).

2)Heng Fan,

Distinguishability and indistinguishability by local operations and classical communication,

Phys. Rev. Lett. 92, 177905 (2004).

1) X. M. Ding,Heng Fan, K. J. Shi, P. Wang and C. Y. Zhu,

W algebra in the SU(3) parafermion model.

Phys. Rev. Lett. 70, 2228 (1993).

研究课题及展望

量子计算与量子模拟、量子信息及其相关课题。

主要关注量子计算、量子模拟、量子机器学习理论与实验研究，量子计算、量子信息与量子物理基本问题，量子信息处理及凝聚态多体物理的相互关联。

在研项目为: 主持自然科学基金重点项目、面上项目等; 中科院知识创新项目; "973"项目; 中科院B类战略先导专项"拓扑物态与量子计算"，主持"超导量子模拟"项目;北京市自然科学基金项目。