夏可宇




夏可宇
教授、博导
办公室地址:西南楼
Email: keyu.xia@nju.edu.cn


研究方向

量子光学、量子信息、量子测量和微纳光子学  

个人简介:

夏可宇博士于2007年获得中国科学院上海光学精密机械研究所“光学”博士学位。2007年至2010年在德国马克斯-普朗克核物理研究所(Max-Planck Institute for Nuclear Physics)做博士后,主要研究超导量子电路和光学腔。2011年在美国德克萨斯农工大学(Texas A&M University)做博士后助理研究员,研究手性光学。2011获得澳大利亚科研部博士后研究员职位,在麦考瑞大学(Macquarie University)物理系从事混合量子系统、腔和波导量子电动力学、光力学及凝聚态物理等研究工作。在Phys. Rev. X Phys. Rev. Lett.等国际一流物理杂志发表论文30多篇,并有2项国际发明(PCT)专利公布。研究工作被《Science》和Phys.Org报道,并被《Nature》综述评论。首先提出实际可行的单光子隔离方案,并被维也纳量子科技中心实验演示。还担任PRLPRA/BPRAppliedOptics ExpressScientific ReportsJOSAB等十多个国际学术期刊审稿人。2017年获得第十三批“青年千人计划”。  

主要科研成果:    

 [1]  Keyu Xia, “Squeezing giant spin states via geometric phase control in cavity-assisted Raman transitions”, Scientific Reports, 7:12836 (2017).  

[2]  Keyu Xia*, Mattias Johnsson, Peter L. Knight and Jason Twamley,Cavity-free scheme for nondestructive detection of a single optical photon”,Phys. Rev. Lett., 116(2), 023601 (2016). 几十年来非破坏检测传输型单光子一直是量子光学和量子信息领域的难题。传统方法利用交叉科尔非线性诱导交叉相位调制,但是一直没有实现。通过在嵌入原子的一维空心光子晶体光纤中驱动光四波混频产生光子拉比量子震荡诱导探测场180相移,文章提出实现无腔量子非破坏检测传输型单光子方案。工作被《Science》报道【Science Vol. 351, Issue.6273, page 572, 2016 Quantum Optics: To catch a photon nondestructively】,称我们的工作“为基于量子非破坏测量的量子信息处理技术提供了一个简单方案”。美国物理学家Julio Gea-BanaclocheJ. H. Shapiro原认为两个传输型单光子不能既诱导180度相移又同时高保真保持自身不变。他们的工作分别被引用超过100次。但最近Julio论证我们的方案是可行的【Analytical results for a conditional phase shift between single-photon pulse in a nonlocal nonlinear medium, Phys. Rev. A 7032314(2018), Editors’ Suggestion】。  

[3] Keyu Xia, Yingbo He, Hongming Shen, Yuqing Cheng, Qihuang Gong and Guowei Lu, Plasmonic nano-resonator enhanced one-photon luminescence from single gold nanorods, Proc. Of SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Systems, 9668, 96685B(2015).提出单个金纳米粒子单光子荧光辐射过程等离子共振腔模型,并理论提出“纳米温度计”和“纳米火炉”概念并实验实现了部分纳米温度计的构想。  

[4] Yingbo He, Keyu Xia, Guowei Lu, Hongming Shen, Yuqing Cheng, Yongchun Liu, Kebin Shift Yun-Feng Xiao and Qihuang Gong, Surface enhanced anti-Stokes one-photon luminescence from single gold nanorods, Nanoscale, 7(2), 577-582 (2015). 理论和实验研究了单个金纳米粒子单光子斯托克斯和反斯托克斯荧光辐射过程。理论预言并解释了两个辐射成份的偏振相关和谱形。理论模型消除了以往模型中荧光辐射共振发散问题。  

[5] Keyu Xia*, Guowei Lu, Gongwei Lin, Yuping Cheng, Yueping Niu, Shangqing Gong and Jason Twamley, Reversible nonmagnetic single-photon isolation using unbalanced quantum coupling, Phys. Rev. A 90(4), 043802(2014).   文章研究了手性量子光学,提出基于腔和波导QED系统的第一个实验可行单光子隔离器和单光子回旋器方案。两个单光子隔离器方案被维也纳量子科技中心Arno Rauschenbeutel 教授小组实验演示【PRX 5, 041036 (2015)】。实验工作被选为“Featured in Physics”和“Physics Focus”。提出的单光子回旋器及所有特性预言也被Arno 教授小组实验演示【Science, 354, 1577 (2016)】。我们的理论工作还被《自然》杂志【Nature, Chiral quantum optics, 541, 473 (2017)】在综述中作为两种单光子回旋器方案之一介绍。  

[6] Keyu Xia, Michael R. Vanner and Jason Twamley, An opto-magneto-mechanical quantum interface between distant superconducting qubits, Scientific Rep. 4:5571 (2014). 提出一种新型磁——光混合量子界面。被Phys.Org报导。作为PCT发明专利公布【WO 2015/127498 A1, published on 3 September of 2015】。  

[7] Keyu Xia* and Jason Twamley, All-optical switching and router via the direct quantum control of coupling between cavity modes, Phys. Rev. X 3(3), 031013(2013). 提出利用交流斯达克效应动态控制两个共振光学微腔之间的耦合,进而设计了一种超低功耗全光光开关和光路由。作为PCT发明专利公布【WO 2014/169321 A1, published on 23 October of 2014】。  

[8] Keyu Xia, Mihai Macovei and Jörg Evers, “Stationary entanglement in strongly coupled qubits”, Phys. Rev. B 84, 184510 (2011). 理论研究发现在没有外界驱动情形下两个(人工)原子可以存在基态纠缠和量子相干。理论推导了两个原子在一维空间中的超辐射和亚辐射等集体动力学特性。首次发现一维空间中集体效应与三维空间中不同,具有周期性。  

[9] Keyu Xia and Jörg Evers, “Ground state cooling of a nanomechanical resonator in the nonresolved regime via quantum interference”, Phys. Rev. Lett., 103(22), 227203(2009). 首次提出利用超导量子电路中量子干涉增强微纳机械振子量子冷却效率。  

[10] Keyu Xia, Yueping Niu, Ruxin Li, Shiqi Jin and Shangqing Gong, Transient population and polarization grating induced by (1+1) dimensional ultrashort dipole soliton, Phys. Rev. A 75(5), 053816(2007). 利用自己编写的没有近似情形下数值模拟超短超强激光脉冲与原子相互作用程序研究了超短激光脉冲在物质内诱导瞬态超快布居和极化光栅。