量子力学的奠基人、诺贝尔奖的获得者薛定谔在他的经典著作《什么是生命》中表达了一个划时代的观点，那就是可以从物理学的角度去研究生命体中的现象。受到最近十年，量子信息的蓬勃发展、以及在生命体中量子相干现象的启发，我的研究兴趣主要集中在量子相干器件方面，即用量子力学提高量子器件的性能与指标。
图 1. 团簇化结构利用量子相干性加速光合
作用中的能量传输
主题一: 光合作用和鸟类迁徙中的量子相干效应
最近十年以来，一系列的实验结果表明，在光合作用和鸟类的迁徙等生命过程中可能存在量子相干效应。另一方面，人们很久以前就发现，光合作用系统中的叶绿素分布具有某种拓扑非平凡性。那么，我们很自然的想到两个问题:
- 光合作用系统中叶绿素分子的空间排布是如何利用量子相干效应提升能量传输效率
- 用量子计算机设计最优化的能量器件
图 2. 量子计算机模拟光合作用
主题二: 用量子计算机进行量子模拟
诺贝尔奖获得者费曼指出，用量子计算机模拟量子系统的动力学具有先天优势。在这里，我们发现，可以用核磁共振量子计算机模拟光合作用中的能量传输和非马尔可夫的量子开系统动力学过程。
主题三: 利用金刚石中氮空位色心进行量子信息处理和量子精密测量
图 3. 金刚中的氮空位色心空间结构
金刚石中氮空位色心由于退相干时间长，易于用微波和射频操控，在量子信息和量子精密测量领域有广泛应用。我们提出用它制备具有双曲色散关系的超材料、测量微弱地磁场而导航、初始化周围的碳13核自旋进行量子信息处理。
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