段润尧

助理研究员

电子邮件 dry@tsinghua.edu.cn

教育背景

工学学士 (计算机科学与技术), 清华大学, 中国, 2002;

工学博士 (理论计算机科学), 清华大学, 中国, 2006.

 

社会兼职

悉尼科技大学: 量子计算实验室主任 (2008-).

研究领域

量子计算, 量子信息论

研究概况

我自2002年以来一直从事量子信息,特别是有关量子纠缠特性与应用等方面的研究,在量子状态/操作分辨、利用有噪量子信道进行精确通信、量子纠缠转换理论等课题上做出一系列重要贡献。截至目前,我与合作者已经在国际主流学术期刊上发表论文36篇,另有4篇论文在知名国际会议上做了大会报告。这些成果被国内外学术界所广泛认可,并引起了本领域其他学者的研究兴趣。我的两项代表性工作简述如下:

1. 完整刻画了量子操作的精确分辨性。量子操作描述了在量子力学框架内所有可以实现的物理操作,如量子电路、量子测量、量子信道等。量子信息中的一个基本问题是刻画量子操作的精确可分辨性,许多重要的信息处理任务都可以视作这一问题的特殊情形。自上世纪九十年代以来,这一问题陆续获得关注,并被诸多学者进行了广泛地研究,同时也获得了一些有趣的结果。然而,判定两个一般量子操作是否精确可分辨一直是个著名的公开问题。我与冯元、应明生两位老师对这一问题做出了三个关键性贡献。特别值得指出的是,我们提出了两个量子操作可以进行精确分辨的一个容易判别的充要条件,从而最终解决了这个长期悬而未决的难题。物理评论通信(Physical Review Letters)的审稿人评价我们的工作“极大地扩充了人们对于量子进程和操作的理解和相关知识”。

2. 较为系统地发展了量子零错信息论。我与美国密歇根大学的Yaoyun Shi一起发现了量子信道和经典信道在零错通信下的一个非常惊奇的差别:存在一类特殊的量子信道,一次使用无法精确传递经典信息,但是两次却可以。物理评论通信的审稿人评价我们的工作是“量子信息科学的美妙组成部分”。我还给出了几种超激活的效应,从而将这一发现做了进一步提炼和完善,极大地发展了量子零错信息论,并引起了许多杰出学者的研究兴趣。

 

研究课题

国家自然科学基金青年基金项目: 量子状态分辨及其在信道容量计算中的应用 (2008-2010);

863课题: 量子计算模型研究 (2006-2008).

奖励与荣誉

中国计算机学会: 优秀博士论文奖 (2006);

清华大学优秀博士学位论文一等奖 (2006);

清华大学十大学术新秀奖 (2006);

微软学者奖学金 (2005).

学术成果

[1] X. Chen, R. Y. Duan, Z. F. Ji and B. Zeng. Quantum state reduction for universal measurement based computation. Accepted by Physical Review Letters on 1 Jun. 2010.

[2] R. Y. Duan, Y. Feng and M. S. Ying. Perfect distinguishability of quantum operations. Physical Review Letters, vol. 103, no. 21, pp. 210501.1-210501.4, 2009.

[3] E. Chitambar and R. Y. Duan. Nonlocal entanglement transformations achievable by separable operations. Physical Review Letters, vol. 103, no. 11, pp. 110502.1-110502.4, 2009.

[4] R. Y. Duan, Y. Feng, X. Yu and M. S. Ying. Distinguishability of quantum states by separable operations. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 3, pp.1320-1330, 2009.

[5] Z. F. Ji, G. M. Wang, R. Y. Duan, Y. Feng and M. S. Ying. Parameter estimation of quantum channels. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 54, no. 11, pp. 5172-5185, 2008.

[6] R. Y. Duan and Y. Y. Shi. Entanglement between two uses of a multipartite noisy quantum channel enables perfect transmission of classical information, Physical Review Letters, vol. 101, no. 2, pp. 020501.1-020501.4, 2008.

[7] R. Y. Duan, Y. Feng and M. S. Ying. Local distinguishability of multipartite unitary operations. Physical Review Letters, vol. 100, no. 2, pp. 020503.1-020503.4, 2008.

[8] E. Chitambar, R. Y. Duan and Y. Y. Shi. Tripartite entanglement transformations and tensor rank. Physical Review Letters, vol. 101, no. 14, pp. 140502.1-140502.4, 2008.

[9] R. Y. Duan, Y. Feng and M. S. Ying. Entanglement is not necessary for perfect discrimination between unitary operations. Physical Review Letters, vol. 98, no. 10, pp. 100503.1-100503.4, 2007.

[10] R. Y. Duan, Y. Feng, Z. F. Ji and M. S. Ying. Distinguishing arbitrary multipartite basis unambiguously using local operations and classical communication. Physical Review Letters, vol. 98, no. 2, pp. 0230502.1-0230502.4, 2007.

[11] R. Y. Duan, Y. Feng and M. S. Ying. Partial recovery of quantum entanglement. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 52, no. 7, pp.3080-3104, 2006.

[12] Z. F. Ji, Y. Feng, R. Y. Duan and M. S. Ying. Identification and distance measures of measurement apparatus. Physical Review Letters, vol. 96, no. 20, pp. 200401.1-200401. 4, 2006.

[13] Y. Feng, R. Y. Duan and M. S. Ying. Catalyst-assisted probabilistic entanglement transformations. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, no. 3, pp. 1090-1101, 2005.

[14] X. M. Sun, R. Y. Duan, and M. S. Ying. The existence of quantum entanglement catalysts. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, no. 1, pp.75-80, 2005.