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陈凯
单位:近代物理系
地址:安徽省合肥市金寨路96号中国科学技术大学微尺度国家实验室
邮编:230026
电话:0086-551-63607083
个人主页: http://staff.ustc.edu.cn/~kaichen/
实验室介绍:
 
个人简历 Personal resume
    陈凯:男,汉族,陕西省人。中国科学技术大学教授,博士生导师。师从侯伯宇教授, 于西北大学获理学博士学位。先后在中国科学院物理研究所(合作导师:吴令安教授,杨国桢院士),加拿大多伦多大学物理系做博士后(合作导师:Prof. Hoi-Kwong Lo),德国波恩大学做洪堡学者(合作导师:Prof. Dr. Sergio Albeverio),德国海德堡大学物理系做博士后及玛丽居里学者(合作导师:潘建伟教授)。主要研究方向为理论与实验量子通信与量子信息。作为项目负责人主持中国科学院知识创新工程重要方向性项目“远距离量子通信中若干关键技术的研究”。作为项目负责人先后主持承担了国家自然科学基金项目 “光量子态的操纵与量子信息处理的若干实验研究”,“量子纠缠的若干理论研究”,“量子操控的若干理论研究”。拟对量子信息理论,量子纠缠以及非定域性等的性质和应用展开深入研究和探索。在量子通信技术方面,将研究现实条件下以及保证通信安全性的情況下,追求更远的通信距离,更高的通信速率,更好的稳定性和可靠性。将面向推动量子通信朝着实用化和网络化的目标,研究与测量设备无关的新型量子通信方案并发展相关关键技术。

最近一些代表性的研究进展与被评价情况

1)与合作者在国际上首次成功实现星地量子密钥分发的全方位地面验证,为未来实现基于星地量子通信的全球化量子网络奠定了坚实的技术基础。该研究成果于2013年5月1日以长文形式发表在国际权威学术期刊《自然 光子学》上(Nature Photonics, 7 (2013) 387–393 [已被SCI引用132次])。发表后Physicsworld, Nature China等多家媒体和网站进行了报道。

2)与合作者实验实现了一种新颖的安全密钥分发方案:反直觉量子通信(Phys. Rev. Lett., 109, 030501 (2012) [已被SCI引用40次])。

3)与合作者首次成功实现16km 世界上最远距离的量子隐形传态,证实了在自由空间进行远距离量子隐形传态的可行性(Nature Photonics 4, (2010) 376-381 [已被SCI引用133次])。为2010年6月出版的Nature Photonics 封面文章。发表后Physics Today, Physorg, Nature China, 美国《时代周刊》、《大众科学》等多家媒体和网站进行了报道。这一工作还同时被两院院士和科技部评为2010年中国十大科技进展新闻及中国科学十大进展。

4)与合作者成功发展了一种新颖的纠缠源(Nature Photonics 4, (2010)549-552 [已被SCI引用114次])。利用辅助光子的条件检测和微妙的双光子相干效应,通过参量下转换过程得到了稳定强健的纠缠光子源,而无需进行破坏性的光子探测。从而为各种相关的量子协议得以可控的实现奠定了基础。Nature Photonics 审稿人认为是光量子信息处理的一个重大突破(This is a major breakthrough in optical quantum information processing…)。同行专家在Nature Photonics 做了专题评论,Nature China等多家媒体进行了报道。

5)与合作者利用商业光纤完成了基于诱骗态的、通信距离20 公里的3节点安全量子网络系统,实现了实时网络通话和3方对讲功能(Optics Express 17, (2009) 6540-6549 [已被SCI引用61次])。被《Science》以“量子电话呼叫(Quantum Phone Calls)”为题进行了报道。接着英国《Physics World》又以“中国建立了量子网络(China creates quantum network)” 为题做了专题报道。中央台CCTV 也以“中科大建成世界首个光量子电话网”进行了报道。在此基础上,最近我们还演示了一个五节点量子保密通信网络,实现了任意两节点之间的量子通信互连(Optics Express, 18 (2010) 27217-27225 [已被SCI引用81次]);并实现了200km距离的诱骗态量子保密通信实验(Optics Express,18 (2010) 8587-8594 [已被SCI引用121次])。

6)与合作者实现的关于用双光子-四量子比特簇态进行单向量子计算的实验(Phys.Rev. Lett., 99 (2007) 120503 [已被SCI引用133次]), 比前人的结果效率高出4 个数量级以上,保真度也大大提高。国外媒体为此进行了专题采访和报道。该结果还作为中国科学技术大学主持的“光量子计算机的物理实现和算法应用”课题的主要成果之一,入选2007年教育部评选的中国高校十大科技成果之一。

7)与合作者关于量子纠缠判据和度量的结果(Quant. Inf. & Comput., 3 (2003) 193[已被SCI引用281次]; Phys. Rev. Lett., 95 (2005) 040504[已被SCI 引用169次]; Phys. Rev. Lett., 95 (2005) 210501[已被SCI 引用99次])得到了国际知名专家在综述文章[Horodecki et al., Rev. Mod. Phys., 81 (2009) 865-942]中以专门篇幅特别介绍,以及多个国内外同行的跟踪研究。已成为该领域的最重要的系列结果之一。

8) 与合作者关于用诱骗态方法进行量子通信的结果(Phys. Rev. Lett., 94 (2005) 230504 [已被SCI引用875次])被英国《新科学家》以“用诱骗量子态产生不可破解的密码”为题做了专题报道,并认为是近期关于此方向研究的重大突破。国际上多家媒体进行了报道。2007年初,国际上的三个实验小组采用该方案独立地实现了超过百公里的安全量子密钥分发,其结果同时发表在同一期的Phys. Rev. Lett.上,之后国内外多个研究小组又进一步实验上发展和实现了我们的方案。

    本人还在量子态的可分离性,构造新型Bell不等式,量子力学的非定域性检验,经典与量子多体问题,以及低维凝聚态物理等方面也做了一些工作。在国内外一流杂志发表SCI论文40余篇。已被SCI引用共计2700余次。

    目前为Nature Photonics, Physical Review Letters, Physical Review X,npj Quantum Information,Nature Communications,Physical Review A, Quantum Information and Computation,New Journal of Physics, Journal of Physics A, Journal of Physics B, IEEE Photonics,Chinese Physics Letter, Chinese Physics B, Physica Scripta, 中国科学,物理学报,量子光学学报,光子学报等多个国内外物理学期刊的评审人。
 
研究方向 Research direction
1、量子信息理论
2、量子通信
 
招生信息 Enrollment information
    欢迎有志于量子信息处理与量子通信领域研究的青年学生、博士后和学者报考与合作。最好具有量子物理和光学基础,对于量子信息与量子计算理论,量子通信和网络研究有浓厚兴趣则更佳。
Tel.     0551-63607083
Fax      0551-63606493
E-mail: kaichen@ustc.edu.cn
 
论文专著 The monograph Researcher ID
1) Qudit hypergraph states and their properties - Phys. Rev. A - 2018 - 97 (2018) 012323
2) One-sided measurement-device-independent quantum key distribution - Phys. Rev. A - 2018 - 97 (2018) 012313
3) Quantum State Transfer from a Single Photon to a Distant Quantum-Dot Electron Spin - Phys. Rev. Lett. - 2017 - 119 (2017) 060501
4) Optimized detection of steering via linear criteria for arbitrary-dimensional states - Phys. Rev. A - 2017 - 95 (2017) 032128
5) Efficient linear criterion for witnessing Einstein-Podolsky-Rosen nonlocality under many-setting local measurements - Phys. Rev. A - 2017 - 95 (2017) 012142
6) Nonlocal games and optimal steering at the boundary of the quantum set - Phys. Rev. A - 2016 - 94 (2016) 022116
7) Certifying Einstein-Podolsky-Rosen steering via the local uncertainty principle - Phys. Rev. A - 2016 - 93 (2016) 012108
8) Experimental multiplexing of quantum key distribution with classical optical communication - Applied Physics Letters - 2015 - 106 (2015) 081108
9) Randomness expansion with a one-sided trusted device - Phys. Rev. A - 2015 - 91 (2015) 052308
10) Genuine High-Order Einstein-Podolsky-Rosen Steering - Phys. Rev. Lett. - 2015 - 115 (2015) 010402
11) 基于半导体量子点的单光子源:原理、实现和前景 - 中国科学:信息科学 - 2014 - 44 (2014) 394-409
12) Direct and full-scale experimental verifications towards ground–satellite quantum key distribution - Nature Photonics - 2013 - 7 (2013) 387–393
13) Experimental Demonstration of Counterfactual Quantum Communication - Phys. Rev. Lett. - 2012 - 109 (2012) 030501
14) Experimental Free-Space Quantum Teleportation - Nature Photonics - 2010 - 4 (2010) 376-381
15) Experimental Demonstration of a Heralded Entanglement Source - Nature Photonics - 2010 - 4 (2010) 549-552
16) Verifying Genuine High-Order Entanglement - Phys. Rev. Lett. - 2010 - 105 (2010) 210504
17) Metropolitan all-pass and inter-city quantum communication network - Optics Express - 2010 - 18 (2010) 27217-27225
18) Decoy-state quantum key distribution with polarized photons over 200 km - Optics Express - 2010 - 18 (2010) 8587-8594
19) Field test of a practical secure communication network with decoy-state quantum cryptography - Optics Express - 2009 - 17 (2009) 6540-6549
20) Long-distance quantum teleportation assisted with free-space entanglement distribution - Chinese Physics B - 2009 - 18 (2009) 3605-3610
21) Experimental determination of entanglement for arbitrary pure states - Phys. Rev. A - 2009 - 80 (2009) 032320
22) Multistage Entanglement Swapping - Phys. Rev. Lett. - (2008) - 101 (2008) 080403
23) Entanglement of formation and concurrence for mixed states - Front. Comput. Sci. China, - 2008 - 2 (2008) 114–128
24) Experimental Realization of One-Way Quantum Computing with Two-Photon Four-Qubit Cluster States - Phys. Rev. Lett. - 2007 - 99 (2007) 120503
25) Multi-partite quantum cryptographic protocols with noisy GHZ states - Quantum Information and Computation - 2007 - 99 (2007) 689
26) Two-Setting Bell Inequalities for Many Qubits - Phys. Rev. A - 2006 - 74 (2006) 050101(R)
27) Decoy state quantum key distribution with two-way classical post-processing - Phys. Rev. A - 2006 - 74 (2006) 032330
28) Concurrence-based entanglement measure for Werner States - Reports on Mathematical Physics - 2006 - 58 (2006) 325-334
29) Decoy State Quantum Key Distribution - Phys. Rev. Lett. - 2005 - 94 (2005) 230504
30) Entanglement of Formation of Bipartite Quantum States - Phys. Rev. Lett. - 2005 - 95 (2005) 210501
31) Concurrence of Arbitrary Dimensional Bipartite Quantum States - Phys. Rev. Lett. - 2005 - 95 (2005) 040504
32) Conference Key Agreement and Quantum Sharing of Classical Secrets with Noisy GHZ states - Proc. 2005 IEEE International Symp. Inform. Theory - 2005 - (2005) 1607-1611
33) Test for entanglement using physically observable witness operators and positive maps - Phys. Rev. A - 2004 - 69 (2004) 022312
34) The generalized reduction criterion for separability of quantum states - Phys. Rev. A - 2003 - 68 (2003) 062313
35) A matrix realignment method for recognizing entanglement - Quantum Information and Computation - 2003 - 3 (2003) 193-202
36) The generalized partial transposition criterion for separability of multipartite quantum states - Phys. Lett. A - 2002 - 306 (2002) 14-20
 
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