杭州之行


姜校顺,我,李统藏(从左到右)

12月27和28号两天,我到杭州待了两天,目的是与两位朋友聚聚,交流交流。一位朋友是姜校顺,浙大博士生,2007至2009年在加州理工访问过两年,专长是固体回音壁微腔制备与光机械系统实验(opto-mechanics),他即将毕业工作。另外一位朋友是美国德州奥斯丁大学的博士生李统藏,专长是冷原子实验,光机械系统实验,他也预计明年底毕业。

我与他们早就通过网络认识了,并交流过多次。由于我做过光机械系统理论工作,所以对他们的实验非常感兴趣。这次趁着他们都在杭州,我毕业了又有空,就专程去了一趟杭州,跟他们见了见面,聊了聊,另外给做了一个组内报告。虽然行程非常紧凑,只有两天,但是与他们的交流还是非常有收获的。统藏兄是一位非常有想法和能力的人,敢于在博士5年级转方向从零开始搭实验,并在短短一年时间里做出了非常漂亮的实验。正是他敢想敢干,所以才能有这样的成绩。李统藏不仅实验水平高,理论上也很厉害,2008年发表的一篇有关石墨烯的理论文章已经有很大的影响力,被人引用30余次。姜校顺对研究非常有激情,精力也非常旺盛。而且对未来的事业发展很清楚。他是学光学工程的,但是在加州理工的这两年研究工作使得他对物理非常感兴趣,希望能够做出有物理价值的新实验。他在Vahala组主要做光机械系统的实验,如何制备双层固体微腔,如何光驱动这个腔让它发生机械振动以及如何冷却这个系统等等。他准备在两三个月内毕业,毕业后在国内工作。我希望以后能与他有紧密的合作。

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年终总结和展望


2009年要过去了,我整理了过去1年来自己曾经在博客上推荐过的论文,汇总在这个页面。至于我自己的总结,等过几天再贴出来。

今年是我博士的最后1年,总结今年完成的事情,有完成博士答辩,发表两篇论文,结束公派访问回国,与家人女友团聚,找到一份比较理想的工作。

前九个月是在美国度过的。在美国的生活比较单调,成天就是办公室和宿舍两点一线。研究工作不算太顺利,除了整理以前就完成的两个光机械系统中的工作外,我还在做有关量子点的工作。尝试了很久,都没有太多进展。后来段老师建议我们做一个比较具体的问题,讨论一下核磁场的衰减问题,最终总算完成了一个完整的工作。6月时,我和朋友一起去芝加哥玩了两天,见识了一下芝加哥的桥与河、湖。9月回国后的生活比较紧凑,主要是围绕着毕业答辩和找工作进行的。不过还顺利,12月初答辩通过,同时工作也定下来了。

在做研究的同时,我也在为毕业后做准备,我投了很多简历,想找博后位置。最终虽然没有找到国外的博后,还是在家乡附近找到了一个比较好的研究职位。未来的就打算在这里好好干,争取做出点好工作来。女朋友也在这座城市,在国外漂泊两年后,稳定的生活对我来说很重要。父母也在附近的一个小城市,方便我回家。

未来的打算比较明确,继续做物理研究,希望能够做出好的工作,尽快升职称,有一个固定的位置和稳定的生活。我希望能够跟实验组有实质性的合作,让自己的理论工作真正发挥效果。 具体的目标是希望明年能够把发表论文总数增加到10篇以上,包括和人合作发表的论文。另外希望明年能开始与实验组密切合作,做一些有关离子阱,光机械系统和量子点的理论与实验工作。

新论文:量子点中的核磁场是如何衰减的


在段老师的指导下,我与同学龚哲轩合作完成了一篇论文,讨论了量子点中核磁场如何通过自由扩散衰减,以及衰减速率与外加磁场强度,量子点的电子状态以及核磁场本身的初始分布之间的关系。这个结果对最近的若干实验结果给出了一个统一的理论解释,希望能对通过控制核磁场来延长量子点相干时间的实验有所帮助。

Dynamics of Overhauser Field under nuclear spin diffusion in a quantum dot

Zhe-xuan Gong, Zhang-qi Yin and L.-M. Duan

The coherence of electron spin can be significantly enhanced by locking the Overhauser field from nuclear spins using the nuclear spin preparation. We propose a theoretical model to calculate the long time dynamics of the Overhauser field under intrinsic nuclear spin diffusion in a quantum dot. We obtain a simplified diffusion equation that can be numerically solved and show quantitatively how the Knight shift and the electron-mediated nuclear spin flip-flop affect the nuclear spin diffusion. The results explain several recent experimental observations, where the decay time of Overhauser field is measured under different configurations, including variation of the external magnetic field, the electron spin configuration in a double dot, and the initial nuclear spin polarization rate.

纳米机械振子,量子力学,广义相对论


ResearchBlogging.orgQuantum Mechanics meets General Relativity in Nanoscale Experiments1,题目很炫,有广义相对论,量子力学还有纳米,但是本身并没有多少理论新意。这个工作主要是把前人有关引力导致退相干的想法2,3应用到了纳米微机械系统中,提 出了一个实验可行的方案,并讨论了相关的一些实验现象,比如如何验证波恩定则什么的。论文的想法是通过NV系统的纠缠态制备机械振子系统的位置纠缠态,考 虑引力场在广义相对论中是在时-空中变化的,于是引起对薛定谔方程的修正,最终可能导致波函数的塌缩和波恩定则的出现。这篇论文的公式特别少,描述性的语言很多,读起来不是很吃力。推荐读读这篇文章的附录A,完全没有公式,但是把文章的核心概念讨论得非常清楚。

[1] Jasper van Wezel, & Tjerk H. Oosterkamp (2009). Quantum Mechanics meets General Relativity in Nanoscale Experiments arXiv arXiv: 0912.3675v1
[2] Penrose, R. Gen. Rel. Grav. 28, 581, (1996); Penrose, R. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 356, 1927, (1998).
[3] Di´osi, L. Phys. Lett. A 120, 377, (1987); Di´osi, L. Phys. Rev. A 40, 1165, (1989).

几篇文章


ResearchBlogging.org
最近,我前室友魏朝晖和韩永建合作完成了一篇论文,讨论了单向量子计算的噪声阈值。结果非常有意思,对单向量子计算很有参考价值。首先,把探测器的效率阈值降低到50%。其次,最关键的是对纠缠源的效率不再做限制了,任意低的纠缠效率都可用。这个工作他们做了2年,几经波折,不过最终还是完成了。

Improving noise threshold for optical quantum computing with the EPR photon source

Z.-H. Wei, Y.-J. Han, C. H. OH, L.-M. Duan

We show that the noise threshold for optical quantum computing can be significantly improved by using the EPR-type of photon source. In this implementation, the detector efficiency \eta_{d} is required to be larger than 50%, and the source efficiency \eta_{s} can be an arbitrarily small positive number. This threshold compares favorably with the implementation using the single-photon source, where one requires the combined efficiency \eta_{d}\eta_{s}>2/3. We discuss several physical setups for realization of the required EPR photon source, including the photon emitter from a single-atom cavity.

原来在我隔壁实验室的Rui Zhang去哈佛做博后跟着Hau所做的一个工作,把光脉冲信息相干的储存在BEC中超过1秒钟,并把光能量的储存效率提高了两个量级,物理世界上对此也有报道
Z. -H. Wei, Y. -J. Han, C. H. OH, & L. -M. Duan (2009). Improving noise threshold for optical quantum computing with the EPR photon source arXiv arXiv: 0912.1493v1
Zhang, R., Garner, S., & Hau, L. (2009). Creation of Long-Term Coherent Optical Memory via Controlled Nonlinear Interactions in Bose-Einstein Condensates Physical Review Letters, 103 (23) DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.233602

通过博士答辩


12月5日,我完成了博士论文答辩。值得指出的是,与我一起答辩的,还有我们组的一位留学生,这也应该是交大物理学科第一位留学博士生Patrick,他来自马达加斯加。答辩一切顺利。我念博士期间已经发表和接收了6篇SCI论文,其中有四篇第一作者的论文,均发表在Phys. Rev. A上。论文发表以来已经被正面引用四十余次。非常感谢导师李福利教授多年来对我的帮助、支持和指导,也感谢留学基金委对我留学的资助。

从十年前九月进入西安交大,念本科,硕士,再到博士,今天终于要毕业了。十年大学,宛如一梦。我已经在中科院武汉某个研究所找到一份工作,将会回武汉定居。等月底学校学位会通过后,就准备对交大说再见了。我等待这一天已经很久了,曾经无数次设计过要怎么纪念这天。但是如今真的到了这一天,我却觉得很平静。新的人生阶段即将开始,我期待着。在未来的工作岗位上,将开展怎样的研究,还需要我好好计划和思考一下。