我现在是北京师范大学物理学系的一名副教授。2009年7月，我博士毕业于清华大学物理系。之后我在中国科学院理论物理研究所进行博士后研究。然后于2011年11月去台湾大学化学系从事光合作用中的能量传输方面和具有负折射的超材料的科学研究。我们相信，由于量子相干性和光合作用系统中分子空间分布的共同作用，自然界中的光合作用才有如此高的能量传输效率，这对于我们今后设计高效率的太阳能电池和量子相干器件都具有启发意义。 

新闻亮点

2024 4月21日至25日在成都PIERS国际会议举办Quantum Biology and Quantum Device分会场。[新闻报道][中山大学高星老师报告视频]

2024 本科生温棚宇入职中国电子科技集团有限公司芯片技术研究院。

2024 博士生王钧入职日本RIKEN，从事博士后研究。

2024 博士生陆从伟入职香港浸会大学，从事博士后研究。

2023 博士生何宛亭入职日本OIST，从事博士后研究。

2022 硕士生邱静入职西南技术物理研究所，担任助理研究员。

2021 博士生张娜娜入职重庆邮电大学，担任讲师。

2021 硕士生王洋洋入职西京学院，担任副教授。

2020 博士生郭鹏亮入职太原师范学院，担任讲师。

2020 博士生高成艳入职太原师范学院，担任讲师。

2019 博士生陶明杰入职航天工程大学，担任讲师。

2017 博士生陶明杰入职清华大学，从事博士后研究。


新闻

12/19/2024 硕士生金敬依然、张皓玥、姚依萱和博士生陈荣杭研究了最简电磁诱导透明系统中二维光谱，发现可以观测到相干震荡现象，受编辑邀请相关论文发表在J. Chem. Phys.的David Jonas Festschrift专刊上(David Jonas是历史上第一位提出并实验观测二维电子光谱的科学家)：
[J.-Y.-R. Jin, H.-Y. Zhang, Y.-X. Yao, R.-H. Chen, et al., J. Chem. Phys. xx, xxxx (2025)]

11/04/2024 硕士生刘承葛和姚依萱荣获国家奖学金。

04/06/2024 硕士生刘承葛和博士生陆从伟、张娜娜发现，在一维耦合腔阵列与少原子相互作用系统中，由于存在束缚态，可以实现无误差的量子精密测量，并提出量子模拟实验检验方案：
[C.-G. Liu, C.-W. Lu, N.-N. Zhang, et al., Phys. Rev. A 109, 042623 (2024)]

02/27/2024 硕士生邓汝琼、刘承葛、姚依萱、金敬依然和张皓玥发现，由于细致平衡条件，在高温时电磁诱导透明效应可以更好地抑制二维光谱的均匀展宽：
[R.-Q. Deng, C.-G. Liu, Y.-X. Yao, J.-Y.-R. Jin, H.-Y. Zhang, et al., Phys. Rev. A 109, 052801 (2024)]

01/08/2024 博士生王钧在液氦表面电子中，提出非绝热和乐几何量子逻辑门，可以实现普适的量子计算：
[J. Wang, et al., Front. Phys. 12, 1348804 (2024)]

11/10/2023 硕士生王洋洋、邱静受邀综述了在复杂环境中的量子精密测量方案和量子模拟实验检验的最新进展，相关论文发表在J. Beijing Normal University (Natural Science)的北京师范大学物理学系100周年系庆专刊上：
[Q. Ai, Y.-Y. Wang, J. Qiu, J. Beijing Normal University 59, 869 (2023)]

08/07/2023 硕士生孙宗浩、姚依萱研究了静态无序对二维光谱的中心线斜率方法的影响，提出可以修正中心线斜率公式，得到环境关联函数的准确表达形式，受编辑邀请相关论文发表在Adv. Quantum Tech.的Quantum Sensing专刊上：
[Z.-H. Sun, Y.-X. Yao, et al., Adv. Quantum Tech. 6, 2300163 (2023)]

07/28/2023 本科生姚依萱受光合作用能量传输过程启发，提出可以在一维耦合腔阵列系统中通过能量梯度和噪声，利用细致平衡条件，实现光学的非互异性传输，用于制备量子信息处理器件：
[Y.-X. Yao, et al., Ann. Phys. (Berlin) 535, 2300135 (2023)]
[新闻报道]

07/27/2023 博士生王钧运用拓扑网络的方法，分析了高等植物中PSII超复合物的结构，发现了明显的团簇特征，和对能量传输起决定作用的瓶颈格点，这对于设计高效人工光合作用网络具有重要启发意义：
[Y.-C. Yang, J.-C. Hong, and J. Wang(*), J. Chin. Chem. Soc. 70, 2300290 (2023)]

07/18/2023 博士生王钧、何宛亭、陆从伟和王汪洋提出，在液氦表面的电子中，由于电磁诱导透明现象，可以实现两量子比特控制非门，并用于普适量子计算：
[J. Wang, W.-T. He, C.-W. Lu, Y.-Y. Wang, et al., Ann. Phys. (Berlin) 535, 2300138 (2023)]

7/17/2023 博士生陆从伟、何宛亭、王钧应用哈密顿量系综方法，通过引入辅助量子比特模拟了有限温度下的纵向弛豫和横向弛豫对纠缠的突然死亡影响：
[C.-W. Lu, W.-T. He, J. Wang, et al., Phys. Rev. A 108, 012621 (2023)]

3/21/2023 博士生陆从伟考虑了高阶拓扑泵浦的无序效应，发现在弱无序的情况下，即使系统瞬时本征态局域，依然存在量子化的电荷输运,而Floquet本征态的非局域-局域转变导致了量子化电荷输运的破坏：
[C.-W. Lu, Z.-F. Cai, et al., Phys. Rev. B 107, 165403 (2023)]

3/08/2023 博士生陆从伟首次在高阶拓扑绝缘体中考虑电子-声子相互作用，发现电声耦合能够重整化系统参数并诱导高阶拓扑绝缘体相-拓扑半金属相的转变：
[C.-W. Lu, et al., Phys. Rev. B 107, 125118 (2023)]

3/07/2023 博士生何宛亭、陆从伟和硕士生姚依萱、朱海媛合作，证明了量子临界增强的精密测量的噪声敏感性，对于单光子耗散通过解析解证明方案是鲁棒的，对于双光子耗散由于非线性量子相变反而会增加测量误差：
[W.-T. He, C.-W. Lu, Y.-X. Yao, H.-Y. Zhu, et al., Front. Phys. 18, 31304 (2023)]
[新闻报道]

11/12/2022 本科生吴家毅、胡新元，和硕士生朱海媛、邓汝琼合作，证明候鸟的眼睛里可以发生量子相变，且可以提高迁徙中导航精度：
[J.-Y. Wu, X.-Y. Hu, H.-Y. Zhu, R.-Q. Deng, et al., J. Phys. Chem. B 126, 10327 (2022)]

07/19/2022 博士生何宛亭、张娜娜，和南方科技大学博士生龙心月合作，在量子计算机上做量子精密测量实验，证明由于量子芝诺效应，量子纠缠可以提高测量精度，相关论文发表在Phys. Rev. Lett.：
[X.-Y. Long, W.-T. He, N.-N. Zhang, et al., Phys. Rev. Lett. 129, 070502 (2022)]
[新闻报道——京师物理][新闻报道——北师大]

07/11/2022 本科生黄泓博、姚依萱和硕士生林俊杰提出，在悬浮的纳米金刚石中，由于多普勒效应和电磁诱导透明现象，可以实现光学的非互易性，并用于测量旋转速度：
[H.-B. Huang, J.-J. Lin, Y.-X. Yao, et al., Ann. Phys. (Berlin) 534, 2200157 (2022)]

03/28/2022 博士生张娜娜、何宛亭，和硕士生孙宗浩、邓汝琼、王洋洋，在120周年校庆专刊特邀综述中，总结了生命体中量子相干效应及其量子动力学的量子模拟最新进展：
[N.-N. Zhang, W.-T. He, Z.-H. Sun, R.-Q. Deng, Y.-Y. Wang, et al., Sci. China Phys. Mech. 52, 270011 (2022)]

01/08/2022 博士生张娜娜、何宛亭、陶明杰，和清华大学博士生陈鑫宇、孔祥宇合作，对于度量量子开放系统动力学的非马尔科夫程度，应该同时从全局和局域两个角度才完备，相关论文发表在Nature出版集团刊物npj Quantum Inf.：
[X.-Y. Chen, N.-N. Zhang, W.-T. He, et al., npj Quantum Inf. 8, 22 (2022)]
[新闻报道]

11/30/2021 博士生何宛亭、张娜娜，硕士生赵洁杏、邓汝琼，本科生光环宇、李子赟提出，在超退相干环境中加一个辅助比特，可以利用纠缠态达到量子精密测量的海森堡极限：
[W.-T. He, H.-Y. Guang, Z.-Y. Li, R.-Q. Deng, N.-N. Zhang, J.-X. Zhao, et al., Phys. Rev. A 104, 062429 (2021)]

08/31/2021 硕士生朱海媛、林俊杰、王彦翔，本科生胡新元、吴家毅、李硕和博士生张娜娜发现，由于莫比乌斯环的非平庸拓扑结构，等效于施加一个有效磁场，可以实现光学的非互易性：
[H.-Y. Zhu, X.-Y. Hu, J.-J. Lin, J.-Y. Wu, S. Li, Y.-X. Wang, F.-G. Deng, N.-N. Zhang, Ann. Phys. (Berlin) 533, 2100297 (2021)]

07/21/2021 硕士生赵洁杏提出，由于金刚石中氮空位色心的各向异性，可以实现双曲型色散关系，通过施加合适的磁场，从而开关负折射：
[Q. Ai, P. B. Li, W. Qin, J. X. Zhao, et al., Phys. Rev. B 104, 014109 (2021)]

03/08/2021博士生张娜娜、陶明杰和何宛亭联合提出，应用我们最新开发的量子模拟算法[B.-X. Wang, M.-J. Tao, et al., npj Quantum Inf. 4, 52 (2018)]，证明可以从叶绿体的空间分布[J. Phys. Chem. Lett. 4, 2577 (2013)]和蛋白质环境[J. Phys. Chem. Lett. 4, 903 (2013)]两个角度优化光合作用的能量传输，如果同时优化两者，可以得到更优的能量传输效率：
[N.-N. Zhang, M.-J. Tao, W.-T. He, et al., Front. Phys. 16, 51501 (2021)]

08/27/2020博士生陶明杰、张娜娜和何宛亭联合提出，用超导量子电路模拟光合作用中的能量传输实验方案，可以验证团簇化优化能量传输[J. Phys. Chem. Lett. 4, 2577 (2013)]：
[M.-J. Tao, M. Hua, N.-N. Zhang, W.-T. He, et al., Quantum Eng. 2, e53 (2020)]

02/21/2020硕士生赵洁杏、成晶晶、储莹琦和王彦翔联合研究发现，在手性分子中通过双曲型色散关系，可以拓宽负折射的带宽3个数量级：
[J.-X. Zhao, J.-J. Cheng, Y.-Q. Chu, Y.-X. Wang, et al., Sci. China Phys. Mech. 63, 260311 (2020)]

01/21/2020 博士生高成艳提出，不需要辅助的纠缠资源，用时间—能量自由度就可以区分极化—动量超纠缠贝尔基：
[C.-Y. Gao, et al., Appl. Phys. Express 13, 027004 (2020)]

01/07/2020 硕士生杨炙晟、王彦翔和博士生陶明杰联合研究发现，通过推广团簇关联展开方法，可以数值模拟金刚石氮空位色心电子自旋在自旋热库作用下的量子开放系统动力学行为，所得纵向弛豫时间和实验结果[Phys. Rev. Lett. 108, 197601 (2012)]一致，很好地预言了在共振点附近的退相干增强现象[PRX Quantum 2, 010311 (2021)]，并被综述期刊详细介绍[Chem. Rev. 121, 3061 (2021)]：
[Z.-S. Yang, Y.-X. Wang, M.-J. Tao, et al., Ann. Phys. (N.Y.) 413, 168063 (2020)]

12/12/2019博士生陶明杰、张娜娜和本科生温棚宇总结了可以描述光合作用激子能量传输的相干和非相干理论，有助于解释近20年以来在实验中发现的超长相干时间的激发态能量传输现象[Nat. Phys. 9,10 (2013)]：
[M.-J. Tao, N.-N. Zhang, P.-Y. Wen, et al., Sci. Bull. 65, 318 (2020)]

10/30/2019博士生郭鹏亮提出利用线性光学元件可以实现纠缠光子的偏振—纠缠传输方案，该方案对信道内的随机噪声和参考系的不稳定性有鲁棒性：
[P.-L. Guo, et al., Europhys. Lett. 127, 60001 (2019)]

08/18/2019博士生高成艳提出可以用线性光学元件确定性地区分超纠缠贝尔态：
[C.-Y. Gao, et al., Ann. Phys. (Berlin) 531, 1900201 (2019)]

05/31/2019博士生郭鹏亮和高成艳总结了在噪声信道中拒绝量子错误的高保真量子通讯方案，为量子保密通讯迈向实用化又前进了一步：
[P.-L. Guo, C.-Y. Gao, et al., Sci. China Phys. Mech. 62, 110301 (2019)]

01/23/2019硕士生成晶晶、储莹琦和赵洁杏联合研究发现，通过多电子并行跃迁和增强偶极子跃迁矩阵元可以极大拓宽负折射的带宽：
[J.-J. Cheng, Y.-Q. Chu, J.-X. Zhao, et al., J. Phys. Commun. 3, 015010 (2019)]

10/22/2018博士生陶明杰和清华大学博士生王碧雪进行实验合作，指出用核磁共振量子计算机模拟光合作用中能量传输可以指数加快模拟过程，相关论文发表在Nature出版集团刊物npj Quantum Inf.：
[B.-X. Wang, M.-J. Tao, et al., npj Quantum Inf. 4, 52 (2018)]

06/01/2018本科生洪子昕和时凯通过实验研究了扭转陀螺的特性，发现力矩越大，进动和章动的角速度越大：
[Z.-X. Hong, K. Shi, Q. Ai, Phys. Exp. 38, 35 (2018)]

04/17/2018博士生陶明杰和北京计算科学研究中心的博士生徐磊联合研究发现，在具有Mobius非平庸拓扑结构中，二聚化有利于能量传输：
[L. Xu, Z.-R. Gong, M.-J. Tao, and Q. Ai, Phys. Rev. E 97, 042124 (2018)]

04/10/2018硕士生王洋洋、邱静、褚莹琦发现在金刚石氮空位色心周围的碳13核自旋可以用暗态实现高保真度的极化：
[Y.-Y. Wang, J. Qiu, Y.-Q. Chu, et al., Phys. Rev. A 97, 042313 (2018)]

12/01/2017本科生李路思、李红蕙、周黎黎和硕士生杨炙晟介绍如何用金刚石中氮空位色心的横向弛豫行为来探测微弱的地磁场，并进行导航：
[L.-S. Li, H.-H. Li, L.-L. Zhou, et al., Acta Phys. Sin. 66, 230601 (2017) ]

10/05/2016中国科学院理论物理研究所的博士生房一楠和我们介绍如何用拓扑非平凡的Mobius分子实现负折射，制作完美的透镜：
[Y.-N. Fang, et al., Phys. Rev. A 94, 043805 (2016)]

09/06/2016博士生陶明杰提出可以用单分子实验探测光合作用FMO复合物中的能量传输路径，并演示量子相干性：
[M.-J. Tao, et al., Sci. Rep. 6, 27535 (2016)]

12/01/2015硕士生邱静和王洋洋在金刚石氮空位色心周围的碳13核自旋观测到量子类芝诺效应，并可以用来存储量子态：
[J. Qiu, Y.-Y. Wang, et al., Sci. Rep. 5, 17615 (2015)]

11/01/2015 硕士生邱静和王洋洋荣获国家奖学金。

06/24/2015博士生陶明杰发现，在金刚石氮空位系综与超导量子电路杂化系统中可以用局域共振实现快速的量子信息处理：
[M.-J. Tao, et al., Phys. Rev. A 91, 062325 (2015)]

>> Arxiv上的研究论文

研究亮点:

10. 博士生何宛亭、张娜娜和南方科技大学核磁共振实验组合作，利用核磁共振量子计算机检验量子精密测量方案的有效性，相关研究论文发表在：
Phys. Rev. Lett.>>

9. 博士生张娜娜、何宛亭、陶明杰和清华大学核磁共振实验组合作，利用核磁共振量子计算机从全局和局域两个角度度量量子开放系统动力学的非马尔科夫程度，相关研究论文发表在Nature系列刊物：
npj Quantum Inf.>>

8. 日本理化学研究所的刘涛博士和我们，发现在二维非厄米二阶拓扑绝缘体的角上存在零能模式，相关研究论文发表在：
Phys. Rev. Lett.>>

7. 博士生陶明杰和清华大学核磁共振实验组合作，指出用核磁共振量子计算机模拟光合作用中能量传输可以指数加快模拟过程，并用实验验证了我们之前的理论发现，相关研究论文发表在Nature系列刊物：
npj Quantum Inf.>>

6. 我们最新的研究进展，指出团簇化的分子空间排布可以利用量子相干性加速光合作用中的能量传输，我们的发现在后续实验中得到了验证，相关研究论文发表在 ：
J. Phys. Chem. Lett. >>

5. 美国芝加哥大学的学者在PRX Quantum上发表论文，通实验证实了我们的理论预言，在能级免交叉点有退相干增强现象，Chem. Rev.上综述论文对我们的研究有详细介绍，相关研究论文发表在 ：
Ann. Phys. >>

4. 美国华盛顿大学的学者在Phys. Rev. Lett.上发表论文，通过超导量子电路实验证实了我们的理论预言，不需要投影测量也可以观测到量子芝诺/反芝诺效应，相关研究论文发表在 ：
Sci. Rep. >>

3. 我们证明量子反芝诺效应跟量子芝诺效应一样，是普遍存在的客观现象，Phys. Rev. Lett.论文的发现“它与是否做旋转波近似有关系”有误，而只与初态有关，相关研究论文发表在 ：
Phys. Rev. A >>

2. 我们将非马尔可夫量子跳跃方法推广到哈密顿量含时和中间耦合区域，可以理论模拟有激光影响量子开系统系统动力学以及系统与环境相互作用非弱耦合情形，Rev. Mod. Phys.、Chem. Rev.和Phys. Rep.上综述论文对我们的研究有详细介绍，相关研究论文发表在 ：
New J. Phys. >>

1. 我们证明Science论文观测到Berry相位误差来源于非绝热效应，而不是基底中的杂质，他们后续的实验证明了我们的猜想，相关研究论文发表在 ：
Phys. Rev. A >>