潘新宇

主要研究方向：開展基於金剛石的量子計算和信息處理實驗研究：1. 基於金剛石中氮空位中心的量子計算和信息處理研究；2. 超導量子比特與金剛石氮空位中心結合，實現量子信息存儲；3. 納米金剛石顆粒進行弱磁場探測及温度探測。

潘新宇，1997年在俄羅斯莫斯科大學物理系獲得碩士學位，2000年在俄羅斯莫斯科大學物理系獲得博士學位，2000至2002年在北京大學物理系進行博士後研究，2002至2005年任美國University of Iowa物理系research scholar，2006年8月以中科院物理所“所級百人計劃”進入固態量子信息與計算實驗室，現為博士生導師。

建立了以金剛石氮空位中心量子調控為研究方向的實驗系統，共搭建完成兩套室温激光掃描共聚焦熒光顯微系統和一套低温顯微系統，開展了一系列以金剛石氮空位中心結構為主體的量子信息與計算研究。發展了高空間分辨的激光共聚焦掃描顯微鏡系統，探測到金剛石晶體內的單個氮空位中心，測量了單箇中心的電子自旋共振譜和ODMR譜線，實現室温下單個電子自旋的Rabi振盪。國際上首次提出並用動力學解耦技術實現具有相干性自保護功能的CNOT門，室温下觀測到核自旋環境可控的量子漲落效應，以及進行了室温下固態體系中最優化相位量子克隆機的演示，目前在國際核心期刊Nature Communications, Nanoscale， Scientific Reports, Applied Physics Letters, Physica B， Journal of Applied Physics, Physical Review B等共發表論文27篇。曾應邀在多次國際學術會議上作邀請報告。主持或作為骨幹成員承擔了國家自然科學基金委面上項目基金、科技部973重大研究計劃、中國科學院知識創新工程等多項科研項目。

(* 為通訊作者文章)

1. Liu GQ, Po HC, Du JF, Liu RB, Pan XY* “Noise-resilient quantum evolution steered by dynamical decoupling”, Nature Communications

2. Liu GQ, Jiang QQ, Chang YC, Liu DQ, Li WX, Gu CZ, Po HC, Zhang WX, Zhao N, Pan XY* “Protection of centre spin coherence by dynamic nuclear spin polarization in diamond”, Nanoscale

3. Chang YC, Liu GQ, Liu DQ, Fan H, Pan XY* “Room-temperature quantum cloning machine with full coherent phase control in nanodiamond”, Scientific Reports

4. Liu GQ, Pan XY*, Jiang ZF, Zhao N, Liu RB “Controllable effects of quantum fluctuations on spin free-induction decay at room temperature”, Scientific Reports

5. Chang YC, Xing J, Zhang FH, Liu GQ, Jiang QQ, Li WX, Gu CZ, Long GL, Pan XY*. Band-selective shaped pulse for high fidelity quantum control in diamond. Applied Physics Letters

6. Pan XY*, Liu GQ, Yang LL, Fan H “Solid-state optimal phase-covariant quantum cloning machine”, Applied Physics Letters

7. Liu DQ, Liu GQ, Chang YQ, Pan XY*. Scaling of dynamical decoupling for a single electron spin in nanodiamonds at room temperature. Physica

8. Liu DQ, Chang YQ, Liu GQ, Pan XY* “Electron spin studies of nitrogen vacancy centers in nanodiamonds”, Acta Phys. Sin

9. Hu X, Liu DQ, Pan XY* “Nuclear spin induced collapse and revival shape of Rabi oscillations of a single electron spin in diamond”, Chinese Physics

10. Hu X, Liu GQ, Xu ZC, Pan XY* “Influence of microwave detuning on Ramsey fringes of a single nitrogen vacancy center spin in diamond”, Chinese Physics Letters

11. Yang Lili, Liu Gangqin, Pan Xinyu*, Chen Dongmin “Design and Application of a Near Field Microwave Antenna for the Spin Control of Nitrogen-Vacancy Centers”, Chinese Physics Letters

12. Jiang QQ, Liu DQ, Liu GQ, Chang YC, Li WX, Pan XY, Gu CZ*. Focused-ion-beam overlay-patterning of 3D diamond structures for advanced single-photon properties. Journal of Applied Physics

13. Zhang PJ, Meng Y, Liu ZY, Pan XY, Liang XJ, Chen DM, Zhao HW “Influences of dislocation distribution on the resistive switching effect of Ag-SiO2 thin films”, Acta Phys. Sin

14. Liu ZY, Zhang PJ, Meng Y, Tian HF, Li JQ, Pan XY, Liang XJ, Chen DM, Zhao HW “Effect of TaOx thickness on the resistive switching of Ta/Pr0.7Ca0.3MnO3/Pt films”, Applied Physics Letters

15. Zhang PJ, Meng Y, Liu ZY, Li D, Su T, Meng QY, Mao Q, Pan XY, Chen DM, Zhao HW “Impact of interfacial resistance switching on thermoelectric effect of Nb-doped SrTiO3 single crystalline”, Journal of Applied Physics

16. Meng Y, Zhang PJ, Liu ZY, Liao ZL, Pan XY, Liang XJ, Zhao HW, Chen DM “Enhanced resistance switching stability of transparent ITO/TiO2/ITO sandwiches”, Chinese Physics B 19

主要研究課題是基於金剛石氮空位中心的量子調控和信息處理實驗研究。建設了一系列從金剛石晶體微加工、納米顆粒離子注入、表徵、激光共聚焦熒光測量、到與超導量子比特構建混合器件的一系列完備的科研裝備。目前正在開展的課題以基於金剛石氮空位中心的量子信息與計算為研究核心，包括：

(1)研究氮空位中心中單自旋態(包括電子自旋和核自旋)的退相干機制；

(2)量子態相干性的保護，如動力學解耦和動態核自旋極化；

(3)基於氮空位中心的單自旋態和多自旋態，進行量子計算和量子信息的原理性探索，如普適的量子邏輯門，量子糾纏，量子克隆機等；

(4)探索氮空位中心量子比特和其它量子系統(如超導量子比特)的耦合方案；

(5)發展光磁共振技術在高空間分辨率的弱磁探測，温度探測等領域中的應用。 ^[1]