陳宇翱

陳宇翱， 男，漢族，1981年4月出生於江蘇啟東，中國科學技術大學教授、博士生導師，合肥微尺度物質科學國家實驗室，量子物理與量子信息研究部，2013年歐洲物理學會授予2013年度“菲涅爾獎”，以表彰他在光子、冷原子量子操縱和量子信息、量子模擬等領域的傑出貢獻。

基本介紹

• 中文名：陳宇翱
• 出生地：江蘇啟東
• 出生日期：1981年4月
• 畢業院校：海德堡大學
• 學位/學歷：博士
• 專業方向：線性光學量子信息處理等
• 職務：中國科學技術大學教授、博士生導師
• 主要成就：2013年度菲涅爾獎
• 任職院校：中國科學技術大學
• 職稱：中國科學技術大學教授

科研成果

主要致力於基於光子和超冷原子操縱的可拓展量子信息處理研究，並在國際上首次成功製備出八光子薛丁格貓態。陳宇翱僅在《自然》《自然·物理學》《自然·光子學》《美國科學院院報》《物理評論快報》五個國際重要學術期刊上就發表論文38篇，其中第一作者和通信作者論文15篇，共被SCI他引1800餘次。其研究成果得到國內外學術界高度評價，一次入選《自然》年度十大科技亮點，兩次入選歐洲物理學會“年度物理學亮點”，兩次入選美國物理學會“年度物理學重大事件”，五次入選由兩院院士評選出的“中國十大科技進展新聞”。

物理學家陳宇翱

量子追夢

中國科大微尺度物質科學國家實驗室重要研究骨幹；在其32歲生日當天獲得歐洲量子學領域最高榮譽；夢想有一天能夠隨意操控原子。他就是——

陳宇翱：量子世界的追夢人

■本報記者 郝俊

“80後”教授陳宇翱的32歲生日，具有不同尋常的紀念意義。

4月9日，歐洲物理學會正式發布公告，將2013年度菲涅爾獎授予中國科學技術大學青年科學家陳宇翱。對他而言，這可算作一份意義非凡的生日禮物，更是一份對他十多年來科研生涯和成就的充分肯定。

“一開始很高興，接下來，感到壓力還是蠻大的，還得更加努力。”日前，陳宇翱接受《中國科學報》記者獨家專訪，首次談起榮譽背後的故事。

中國力量

在菲涅爾獎歷史上，陳宇翱是第二位獲此殊榮的中國青年科學家。而首位中國獲獎者，正是陳宇翱的導師潘建偉院士，他在2005年時實現了這一歷史性突破。

時隔8年，師徒二人先後獲獎。而正是這幾年的時光，陳宇翱在學術“快車道”上賓士，從青年學子迅速成長為中國科大微尺度物質科學國家實驗室的重要研究骨幹；潘建偉則帶領著這支年輕的量子信息研究團隊完成一系列超越，成為國際上該領域舉足輕重的“中國力量”。

在歐洲物理學會正式發布授獎公告前一個禮拜，陳宇翱就已接到了獲得菲涅爾獎的電話通知。第一時間，他首先把這個好訊息告訴了在北京出差的潘建偉。

“我感覺潘老師比我還要高興。”電話里，潘建偉難以抑制內心的激動，連連道賀，並祝願陳宇翱“再攀高峰”，將來取得更大成就。

作為歐洲物理學會授予量子電子學和量子光學領域青年科學家的最高榮譽，菲涅爾獎每兩年頒發一次，每次獎勵2名35歲以下的青年科學家，基礎研究和套用研究領域各一名。因在光與冷原子的量子操縱領域中的傑出貢獻，陳宇翱在基礎研究領域獲獎。

師徒追夢

時間回溯到上世紀90年代初，潘建偉大學畢業後拜量子物理實驗大師塞林格為師，留學奧地利維也納大學。第一次見面時，塞林格就問潘建偉：“你的夢想是什麼？”

“在中國建立一個像您實驗室這樣的世界領先的實驗室。”潘建偉回答。

2002年，21歲的陳宇翱作為潘建偉在中國科大的開山弟子，正式參與量子操縱實驗室的建設工作。採購儀器設備、搭建實驗平台，師徒一起見證實驗室從零開始在空房間內“慢慢生長起來”。

然而，這只是通往夢想的第一步，接下來才是真正的考驗。在潘建偉的指導下，實驗室順利實現了此前已有基礎的四光子糾纏。陳宇翱和同事們信心大增，主動提出要著手進行五光子糾纏實驗。

“我不會打擊你們的積極性，但我相信你們是做不出來的。”對於弟子們的雄心壯志，潘建偉似乎是潑了一盆冷水。

“我們就不信邪，一定要把它弄出來。”現在回想起來，陳宇翱覺得潘建偉的這句話，其實是“激將法”。

事實證明，潘建偉的謀略奏效了。“不信邪”的陳宇翱和同事通力合作，很快就成功搭建出世界上首個五光子糾纏實驗平台，由此奠定了中國在多光子糾纏操縱方面的國際領先地位。

團隊需要在技術、人才方面進行長遠考慮。2004年，在德國最高博士生獎學金“德國電信精英獎”資助下，陳宇翱跟隨導師潘建偉前往德國海德堡大學，攻讀博士學位，從事冷原子量子存儲的研究。留德深造期間，陳宇翱的科研能力得到了快速提升，取得了一系列引人注目的成就。

2011年，陳宇翱入選首批“青年千人計畫”，全職回國擔任中國科大教授。同年，他與同事合作在國際上首次成功製備出八光子薛丁格貓態，引起國際學界關注。

“今天，我們已經在量子信息領域占據了一席之地，並且在很多方面已經超過了維也納的團隊。”陳宇翱相信，潘建偉最初的夢想已經實現。

打開魔盒

中學時代，就讀於江蘇省啟東中學的陳宇翱便展現出過人的物理天賦。1998年，他在第29屆國際中學生物理奧林匹克競賽中奪得實驗第一、總分第一兩個獎項，填補了中國學生從未在國際物理奧賽中取得過實驗第一的空白。

憑藉奧賽中的優異表現，17歲的陳宇翱保送進入中國科大“零零班”（同少年班培養模式），專攻物理專業。本科期間接觸量子力學之後，一個區別於經典物理學、極具顛覆性的量子世界為他打開。

“量子物理最大的吸引力在於，你能夠對事物的本源進行全新的認知。”讓陳宇翱深深著迷的，是量子世界本質上的不確定性、不可知性，他說：“這個領域是實驗引領理論的，因此，經常會出現做實驗之前根本無法想像的事情。”

探尋更多量子世界的物理學基礎，成為驅動陳宇翱不斷前行的動力。擺在他面前的，仿佛一個個裝滿未知奧秘的“魔盒”，他要做的，首先是想方設法打開“魔盒”。

基於光子和超冷原子操縱的可拓展量子信息處理，正是陳宇翱手中那把“開啟魔盒的鑰匙”。而在整個量子物理領域，當前科學界正在經歷“實驗為王”的階段，這對自稱“愛動手勝過愛思考”的陳宇翱而言，恰逢其時又充滿挑戰。

“有一天，我手中操縱著上萬個原子，並且每一個都能按照我的意志和想法排列，形成不同的晶格類型，複雜的量子模擬和量子計算進而得以實現。”陳宇翱說，這就是他的“量子之夢”。

人物經歷

陳宇翱於2002年6月畢業於中國科學技術大學少年班。2004年於中國科學技術大學近代物理系獲碩士學位。2008年於德國海德堡大學天文與物理系獲理學博士學位。
2008年01月-2008年11月	德國海德堡大學物理所，研究助理
2008年11月-2009年07月	美因茨大學物理所，博士後
2009年08月-2011年12月	德國馬普量子光學所，項目負責人
2012年1月-至今	中國科學技術大學近代物理系，教授

研究方向

1、線性光學量子信息處理

2、冷原子系綜量子存儲

3、基於光晶格的超冷原子量子調控

人物榮譽

為表彰中科大教授陳宇翱在光子和冷原子操縱等量子信息研究領域中做出的傑出貢獻，歐洲物理學會日前決定授予其2013年度菲涅爾獎。該獎是國際量子電子學和量子光學領域青年科學家的最高榮譽，頒獎儀式於2013年5月14日在德國慕尼黑召開的2013年歐洲量子電子學與量子光學年會上舉行。

潘建偉教授

由中國科學報社、中國科協科普部、中國科技新聞學會等主辦的“2013中國科學年度新聞人物”推選活動2013年12月24日晚正式揭曉，陳宇翱為10位獲獎者之一。

2016年6月1日，陳宇翱教授，在自由空間量子隱形傳態等量子信息實驗研究中取得重要研究成果，獲得2016年度陳嘉庚青年科學獎數理科學獎。

2017年9月12日，陳宇翱及其同事苑震生、潘建偉教授等人近期在國際上首次通過量子調控的方法，在超冷原子體系中發現了拓撲量子物態中的準粒子——任意子，並證實了任意子的分數統計特性，創造性地搭建了新的實驗系統並開發了獨特的量子調控技術，研發了自旋依賴的超晶格系統來囚禁和操控超冷原子，成功操控光晶格中約800個超冷原子同時產生了約200個四原子自旋糾纏態。首次觀測到了四體環交換相互作用，並通過微波反轉原子自旋的方法，實現了任意子之間的編織交換過程，首次在光晶格體系中直接觀測到了任意子交換產生的分數拓撲相位。向著實現拓撲量子計算邁出了重要一步。國際權威學術期刊《自然·物理學》日前發表了該成果。

2019年11月2日，獲得科學探索獎數學物理學獎。

代表論文

1)	Juan Yin, Ji-Gang Ren, He Lu, Yuan Cao, Hai-Lin Yong, Yu-Ping Wu, Chang Liu, Sheng-Kai Liao, Fei Zhou, Yan Jiang, Xin-Dong Cai, Ping Xu, Ge-Sheng Pan, Jian-Jun Jia, Yong-Mei Huang, Hao Yin, Jian-Yu Wang, Yu-Ao Chen*, Cheng-Zhi Peng, Jian-Wei Pan; Quantum teleportation and entanglement distribution over 100-kilometre free-space channels; Nature 488 185(2012).
2)	Sylvain Nascimbène, Yu-Ao Chen, Macros Atala, Monika Aidelsburger, Stefan Trotzky, Belén Paredes, Immanuel Bloch; Experimental realization of plaquette resonating valence bond states with ultracold atoms in optical superlattices
3)	Stefan Trotzky, Yu-Ao Chen, Andreas Flesch, Ian P. McCulloch, Ulrich Schollwöck, Jens Eisert, Immanuel Bloch; Probing the relaxation towards equilibrium in an isolated strongly correlated 1D Bose gas; Nature Physics, (Advanced-Online-Publication 2012).
4)	Xing-Can Yao, Tian-Xiong Wang, Ping Xu, He Lu, Ge-Sheng Pan, Xiao-Hui Bao, Cheng-Zhi Peng, Chao-Yang Lu, Yu-Ao Chen, Jian-Wei Pan; Observation of eight-photon entanglement; Nature Photonics, (Advance-Online-Publication 2012).
5)	Xing-Can Yao, Tian-Xiong Wang, Hao-Ze Chen, Wei-Bo Gao, Austin G. Fowler, Robert Raussendorf, Zeng-Bing Chen, Nai-Le Liu, Chao-Yang Lu, You-Jin Deng, Yu-Ao Chen* & Jian-Wei Pan; Experimental demonstration of topological error correction; Nature 482, 489 (2012).
6)	Monika Aidelsburger, Marcos Atala, Sylvain Nascimbène, Stefan Trotzky, Yu-Ao Chen*, Immanuel Bloch; Experimental realization of strong effective magnetic fields in an optical lattice; Phys. Rev. Lett. 107, 255301 (2011).
7)	Ran Wei, Bo Zhao, Youjin Deng, Yu-Ao Chen, Jian-Wei Pan; Deterministic spin-wave interferometer based on Rydberg blockade; Phys. Rev. A 83, 063623 (2011).
8)	Yu-Ao Chen*, Sylvain Nascimbène, Monika Aidelsburger, Marcos Atala, Stefan Trotzky, Immanuel Bloch; Controlling Correlated Tunneling and Superexchange Interactions with AC-Driven Optical Lattices; Phys. Rev. Lett. 107, 210405 (2011).
9)	Christian Kasztelan, Stefan Trotzky, Yu-Ao Chen, Immanuel Bloch, Ian P. McCulloch, Ulrich Schollwöck, Giuliano Orso; Landau-Zener sweeps and sudden quenches in coupled Bose-Hubbard chains; Phys. Rev. Lett. 106, 155302 (2011).
10)	Wei-Bo Gao, Xing-Can Yao, Jian-Ming Cai, He Lu, Ping Xu, Tao Yang, Yu-Ao Chen, Zeng-Bing Chen, Jian-Wei Pan; Experimental measurement-based quantum computing beyond the cluster-state model; Nature Photonics 5, 117-123 (2011).
11)	Yu-Ao Chen*, Sebastian D. Huber, Stefan Trotzky, Immanuel Bloch, Ehud Altman; Many-body Landau-Zener dynamics in coupled 1D Bose liquids; Nature Physics 7, 61-67 (2011).
12)	Stefan Trotzky, Yu-Ao Chen, Ute Schnorrberger, Patrick Cheinet, Immanuel Bloch; Controlling and Detecting Spin Correlations of Ultracold Atoms in Optical lattices; Phys. Rev. Lett. 105, 265303 (2010).
13)	Wei-Bo Gao, Alexander M. Goebel, Chao-Yang Lu, Han-Ning Dai, Claudia Wagenknecht, Qiang Zhang, Bo Zhao, Cheng-Zhi Peng, Zeng-Bing Chen, Yu-Ao Chen*, Jian-Wei Pan; Teleportation-based realization of an optical quantum two-qubit entangling gate; Proceedings of the National Academy of Sciences, 107, 20869 (2010).
14)	Xing-Can Yao, Jaromír Fiurášek, He Lu, Wei-Bo Gao, Yu-Ao Chen, Zeng-Bing Chen, and Jian-Wei Pan; Experimental Realization of Programmable Quantum Gate Array for Directly Probing Commutation Relations of Pauli Operators; Phys. Rev. Lett. 105, 120402 (2010).
15)	Claudia Wagenknecht, Che-Ming Li, Andreas Reingruber, Xiao-Hui Bao, Alexander Goebel,Yu-Ao Chen, Qiang Zhang, Kai Chen, & Jian-Wei Pan; Experimental Demonstration of a Heralded Entanglement Source; Nature Photonics 4, 549 - 552 (2010).
16)	Bastian Jungnitsch, Sönke Niekamp, Matthias Kleinmann, Otfried Gühne, He Lu, Wei-Bo Gao,Yu-Ao Chen, Zeng-Bing Chen, & Jian-Wei Pan; Increasing the Statistical Significance of Entanglement Detection in Experiments; Phys. Rev. Lett. 104, 210401 (2010).
17)	Wei-Bo Gao, Chao-Yang Lu, Xing-Can Yao, Ping Xu, Otfried Gühne, Alexander Goebel, Yu-Ao Chen, Cheng-Zhi Peng, Zeng-Bing Chen, & Jian-Wei Pan; Experimental demonstration of a hyper-entangled ten-qubit Schrödinger cat state.; Nature Physics 6, 331 - 335 (2010).
18)	Yu-Ao Chen, Xiao-Hui Bao, Zhen-Sheng Yuan, Shuai Chen, Bo Zhao, Jian-Wei Pan.; Heralded generation of atomic NOON state.; Phys. Rev. Lett. 104, 043601 (2010).
19)	Bo Zhao, Yu-Ao Chen*(equally contributed first author), Xiao-Hui Bao, Thorsten Strassel, Chih-Sung Chuu, Xian-Min Jin, Joerg Schmiedmayer, Zhen-Sheng Yuan, Shuai Chen, Jian-Wei Pan.; A long-lived quantum memory for single-quanta spin wave.; Nature Physics 5, 95 (2009).
20)	Chih-Sung Chuu, Thorsten Strassel, Bo Zhao, Markus Koch, Yu-Ao Chen, Shuai Chen, Zhen-Sheng Yuan, Joerg Schmiedmayer, and Jian-Wei Pan.; Quantum memory with optically trapped atoms.; Phys. Rev. Lett. 101, 120501 (2008).
21)	Zhen-Sheng Yuan, Yu-Ao Chen*(equally contributed first author), Bo Zhao, Shuai Chen, Joerg Schmiedmayer, and Jian-Wei Pan; Experimental Demonstration of A BDCZ Quantum Repeater Node.; Nature 454, 1098 (2008).
22)	Alexander Goebel, Claudia Wagenknecht, Qiang Zhang, Yu-Ao Chen, Kai Chen, Joerg Schmiedmayer, and Jian-Wei Pan.; Experimental Demonstration of Multistage Entanglement Swapping.; Phys. Rev. Lett. 101, 080403(2008).
23)	Nicolas Sangouard, Christoph Simon, Bo Zhao, Yu-Ao Chen, Hugues de Riedmatten, Jian-Wei Pan, and Nicolas Gisin,; Robust and efficient quantum repeaters with atomic ensembles and linear optics.; Phys. Rev. A 77, 062301 (2008).
24)	Yu-Ao Chen*, Shuai Chen, Zhen-Sheng Yuan, Bo Zhao, Chih-Sung Chuu, Joerg Schmiedmayer, Jian-Wei Pan,; Memory-built-in quantum teleportation with photonic and atomic qubits.; Nature Physics 4, 103 – 107 (2007).
25)	Shuai Chen, Yu-Ao Chen, Bo Zhao, Zhen-Sheng Yuan, Joerg Schmiedmayer, Jian-Wei Pan,; Demonstration of a stable atom-photon entanglement source for quantum repeaters.; Phys. Rev. Lett. 99, 180505 (2007).
26)	Kai Chen, Che-Ming Li, Qiang Zhang, Yu-Ao Chen, Alexander Goebel, Shuai Chen, Alois Mair, Jian-Wei Pan,; Experimental realization of one-way quantum computing with two-photon four-qubit cluster states.; Phys. Rev. Lett. 99, 120503 (2007).
27)	Zeng-Bing Chen, Bo Zhao, Yu-Ao Chen, Joerg Schmiedmayer and Jian-Wei Pan.; Fault-tolerant quantum repeater with atomic ensembles and linear optics.; Phys. Rev. A 76, 022329 (2007).
28)	Bo Zhao, Zeng-Bing Chen, Yu-Ao Chen, Joerg Schmiedmayer and Jian-Wei Pan.; Robust creation of entanglement between remote memory qubits.; Phys. Rev. Lett. 98, 240502 (2007).
29)	Zhen-Sheng Yuan, Yu-Ao Chen, Shuai Chen, Bo Zhao, Markus Koch, Thorsten Strassel, Yong Zhao, Gan-Jun Zhu, Jörg Schmiedmayer and Jian-Wei Pan.; Synchronized Independent Narrow-band Single Photons and Efficient Generation of Photonic Entanglement.; Phys. Rev. Lett. 98, 180503 (2007).
30)	Qiang Zhang, Alexander Goebel, Claudia Wagenknecht, Yu-Ao Chen, Bo Zhao, Tao Yang, Alois Mair, Joerg Schmiedmayer and Jian-Wei Pan,; Experimental quantum teleportation of a two-qubit composite system.; Nature Physics 2, 678 (2006).
31)	Shuai Chen, Yu-Ao Chen, Thorsten Strassel, Zhen-Sheng Yuan, Bo Zhao, Jörg Schmiedmayer and Jian-Wei Pan.; A deterministic and storable single-photon source based on a quantum memory.; Phys. Rev. Lett. 97, 173004 (2006).
32)	Yu-Ao Chen*, Tao Yang, An-Ning Zhang, Zhi Zhao, Adan Cabello and Jian-Wei Pan.; Experimental Violation of Bell's Inequality beyond Tsirelson's Bound.; Phys. Rev. Lett. 97, 170408 (2006).
33)	Yu-Ao Chen, An-Ning Zhang, Zhi Zhao, Xiao-Qi Zhou, Jian-Wei Pan,; Experimental Quantum Error Rejection for Quantum Communication.; Phys. Rev. Lett. 96, 220504 (2006).
34)	Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang, Yu-Ao Chen, Won-Young Hwang, Tao Yang and Jian-Wei Pan,; Comment on "Quantum Key Distribution with Blind Polarization Base",; Phys. Rev. Lett. 96, 078901 (2006).
35)	An-Ning Zhang, Chao-Yang Lu, Xiao-Qi Zhou, Yu-Ao Chen, Zhi Zhao, Tao Yang and Jian-Wei Pan,; Experimental construction of optical multiqubit cluster states from Bell states,; Phys. Rev. A, 73, 022330 (2006).
36)	Yu-Ao Chen, An-Ning Zhang, Zhi Zhao, Tao Yang, Cheng-Zhi Peng, and Jian-Wei Pan,; Experimental Demonstration of Third-Man Quantum Cryptography and Quantum Secret Sharing.; Phys. Rev. Lett. 95, 200502 (2005).
37)	Zhi Zhao, An-Ning Zhang, Xiao-Qi Zhou, Yu-Ao Chen, Chao-Yang Lu, Anders Karlsson, and Jian-Wei Pan,; Experimental realization of optimal asymmetric cloning and telecloning via partial teleportation.; Phys. Rev. Lett. 95, 030502 (2005).
38)	Zhi Zhao, An-Ning Zhang, Yu-Ao Chen, Han Zhang, Jiang-Feng Du, Tao Yang, and Jian-Wei Pan,; Experimental demonstration of a non-destructive controlled-NOT quantum gate for two independent photon-qubits.; Phys. Rev. Lett. 94, 030501 (2005).
39)	Zhi Zhao, Yu-Ao Chen An-Ning Zhang, Tao Yang, Hans Briegel and Jian-Wei Pan,; Experimental Realization of Five-photon Entanglement and Open Destination Teleportation,; Nature 430 54 (2004).
40)	Zhi Zhao, Tao Yang, Yu-Ao Chen, An-Ning Zhang, Marek Żukowski, and Jian-Wei Pan,; Experimental Test of Quantum Nonlocality in Four-photon Greenberger-Horne-Zeilinger Entanglement,; Phys. Rev. Lett. 91, 180401 (2003).
41)	Zhi Zhao, Tao Yang, Yu-Ao Chen, An-Ning Zhang and Jian-Wei Pan,; Experimental Realization of Entanglement Concentration and a Quantum Repeater,; Phys. Rev. Lett. 90, 207901 (2003).

人物評價

他是量子世界裡的追夢人。15年前，他在國際競賽上以實驗和總分雙項第一一舉成名，填補了中國學生從未在國際物理奧賽中取得實驗第一的空白。2013年，憑藉在光子、冷原子量子操縱和量子信息、量子模擬等領域的傑出貢獻，在32歲生日那天，他榮獲2013年度“菲涅爾獎”。這時的他，已成為中科大最年輕的教授之一。他是中國科學技術大學微尺度國家實驗室重要研究骨幹，是一位真正享受科研的青年科學家。他就是中國科技大學教授陳宇翱。