[English] [往事]

大连陆军学院
1990-1991

复旦大学
1991-1995

[美]普林斯顿
1995-2000

[美]塔 拉哈西
2000-2003

[德]卡尔斯鲁厄
2003-2005

近年来的最关心是拓扑量子计算，特别是在二维电子气的分数量子霍尔系统中的实现。这是一个凝聚态物理、共形场论、拓扑和量子信息的交叉课题。

简单说来，拓扑量子计算是通过利用拓扑物态不受局域环境扰动的拓扑性质来构造量子计算机。以分数量子霍尔系统为例，当束缚于半导体界面的非常纯净的二维电子气处于高磁场和极低温的条件中，电子会产生一种集体运动，形成不可压缩的量子液体，即分数量子霍尔液体。分数量子霍尔液体中的元激发是任意子，带有分数电荷并且服从分数统计，可以被理解为电荷和磁通组成的复合粒子。这些生活在极低温和高磁场下的二维空间中的奇异粒子在时空中运动而织就的辫子，就是系统中量子态的幺正演变，调控着其中隐藏的量子信息。因为量子信息是非局域的，储存在系统整体中的，因而局域扰动导致的任意子轨迹的扭曲并不改变辫子的拓扑即计算的结果。也就是说，拓 扑量子计算是一种在硬件上容错的量子计算，它提供了通向量子计算的一条可行的途径。拓扑量子计算得到了美国、德国和以色列等国学术界的重视。尤其在美国， 微软公司在加州圣芭芭拉成立了一个研究所（Q Station）专门从事拓扑量子计算方面的开创性理论研究，并支持哈佛、芝加哥、加州理工等研究机构中的实验研究。微软为这个专门研究拓扑量子计算的Q 计划五年投入数千万美元。

值得指出的是，拓扑量子计算中不可缺少的是非阿贝尔任意子（但阿贝尔任意子可以单独用来构造拓扑量子存储器）。即使在最有可能实现拓扑量子计算的填充因子5/2的分数量子霍尔体系中，非阿贝尔任意子的存在也还没有得到实验上的证明。但2007年 底，以色列的一个实验小组声称在噪声实验中观察到了上面提到的四分之一个电子电荷的准粒子激发。尽管实验结果并不十分干净，而准粒子的统计性质也缺乏直接 的测量，但实验上的进展仍会使更多人开始关心拓扑量子计算的前景。通过分数量子霍尔系统的干涉测量实验来证实任意子的非阿贝尔统计性质是目前研究的核心和突破点，也会直接导致基本的拓扑量子非门的构造。

我们主要结合分数量子霍尔效应理论和数值计算，二维电子气器件制备和实验，拓扑量子计算机系统结构的实现以及量子算法等方向，进行交叉领域的理论研究，探讨拓扑量子计算在二维电子气系统中的实现。近年来相关工作包括：

1. Xin Wan, K. Yang, and E. H. Rezayi, Edge excitations and non-Abelian statistics in the Moore-Read state: A numerical study in the presence of Coulomb interaction and edge confinement, Phys. Rev. Lett. 97, 256804 (2006).

2. Zi-Xiang Hu, Xin Wan, and Peter Schmitteckert, Trapping Abelian anyons in fractional quantum Hall droplets, arXiv:0712.1461, Phys. Rev. B 77, 075331 (2008).
3. Xin Wan, Zi-Xiang Hu, E. H. Rezayi, and Kun Yang, Fractional quantum Hall effect at nu = 5/2: Ground states, non-Abelian quasiholes, and edge modes in a microscopic model, arXiv:0712.2095.
4. Haitan Xu and Xin Wan, Constructing Functional Braids for Topological Quantum Computing, arXiv:0802.4213.

简历：

出生于上海，１９９５年复旦大学物理系本科毕业。２０００年美国普林斯顿大学电子工程系博士。２０００年至２００３年间在美国国家高磁 场实验室凝聚态理论组从事博士后研究。２００３年至２００５年作为科研职员在德国卡尔斯鲁研究中心纳米技术所工作。２００５年５月回国担任浙江大学教授， 加入浙江近代物理中心。研究兴趣是凝聚态物理理论，包括无序系统，纳米和介观系统，和强关联系统等复杂体系。

这些研究方向相互交叉，强无序，强电子-电子相互作用，或是无序和电子-电子相互作用的共同影响和竞争导致所涉及的各种量子体系中产生 各种新现象，新概念 和新方法。特别值得研究的是新物态的产生，临界点附近和存在阻措时的量子效应，以及量子相干效应对非平衡输运的影响等。这些问题中杂质或是电子-电子相互 作用的影响多不可忽略，往往不能用微扰来处理，需要使用严格对角化、量子蒙特卡罗模拟、玻色化、重整化群等方法进行研究。通过对上述问题系统深入的研究， 主要目标在于回答在量子体系中无序或电子-电子相互作用的影响，或是两者共同作用的影响。与此相关的物理现象往往出现在当今研究前沿的极端条件下，例如高 磁场，低温，和小尺度下，具有重要的基础研究价值。[更多]

[我眼中的凝聚态物理]

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