范桁

范桁，男，1968年出生，先后毕业于北京大学和西北大学，国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才，国家自然科学基金委员会创新群体负责人，科技部重点领域创新团队负责人^[注1]，享受国务院政府特殊津贴，中科院物理研究所研究员、博士生导师、固态量子信息与计算实验室主任、Q03组长，北京量子信息科学研究院量子计算研究部兼聘研究员。^{[1][2][3][4][5]}

1999年5月起^[注2]，范桁在东京大学日本学术振兴会^[注3]担任外国人特别研究员。2001年5月起，他在日本科技振兴事业团^[注4]担任研究员。2005年11月，他进入中科院物理所工作。^[6][2]2016年7月，他在河北师范大学主讲了题为“量子相干度量的理论和实验研究”的讲座^[7]2020年10月，他在北京大学物理学院担任题为“超导量子计算与量子模拟”的学术报告主讲人。^[8]2022年10月，范桁参加了中国科学院物理研究所的四刊“一路有理”系列活动^[注5]。^[9]2023年5月，他出席了北京大学电子学院前沿学术论坛^[注6]。^[10]2025年3月，范桁所在的中国科学院物理研究所团队在超导量子芯片制备、超导量子计算和量子模拟领域取得系列进展。^[11]

范桁长期从事量子计算和量子模拟理论与实验研究，其发表SCI论文300余篇^[注7]，主持过“可控多量子体系及量子精密测量”等多项国家级项目。2021年，他获得了周培源物理奖和中国科学院大学领雁银奖（振翅奖）。2022年，他获得了中国科学院大学唐立新教学名师奖和领雁金奖（引航奖）。^[1][2][3]

1968年，范桁出生。^[5]1990年7月，范桁毕业于北京大学毕业，获学士学位。1996年7月，他获西北大学博士学位。1999年5月起^[注2]，他在东京大学日本学术振兴会^[注3]担任外国人特别研究员。2001年5月起，他在日本科技振兴事业团^[注4]担任研究员。2004年5月起^[注8]，他在美国加州大学洛杉矶从事博士后研究。2005年11月，他进入中科院物理所，成为 研究员/博士生导师。^[6][2]

2012年2月，范桁与黄勇刚等人所作的论文《平板光子晶体微腔缺陷模的计算》在万方平台出版。^[12]2016年7月，他参加河北师范大学的学术活动，担任题为“量子相干度量的理论和实验研究”的主讲人。^[7]2020年10月，他在北京大学物理学院担任题为“超导量子计算与量子模拟”的学术报告主讲人。^[8]

2022年10月，范桁在中国科学院物理研究所的四刊“一路有理”系列活动——2022年诺贝尔物理学奖解读报告会中，他担当题为“量子纠缠与贝尔不等式的原理及展示”的报告人。^[9]2023年5月，他出席北京大学电子学院前沿学术论坛^[注6]，并作了题为“量子计算云平台与量子模拟”的报告。^[10]2024年5月，范桁出参加“严济慈物理英才班”系列前沿讲座暨“西北大学创新论坛”第一千六百六十八讲，并做了题为“超导量子计算与模拟及云量子计算”的报告。^[13]2025年3月，范桁所在的中国科学院物理研究所团队在超导量子芯片制备、超导量子计算和量子模拟领域取得系列进展，该团队自主设计并制备了“庄子”号一维 43 比特量子芯片，并利用此芯片实现展示了霍夫施塔特蝴蝶能谱。^[11]

范桁长期从事量子计算和量子模拟理论与实验研究，自2017年起，其团队集中于超导量子计算实验研究，推进超导量子芯片比特数增加，超导量子计算测控系统搭建，利用超导量子计算系统实现量子计算、量子模拟、量子计算云平台、量子人工智能等；主要关注各种量子现象利用量子计算方法的模拟，比如量子多体、量子相变、量子动力学、量子化学等的量子模拟，量子计算研究关注各种量子算法的实现，量子逻辑门的物理实现，量子纠错码的实现等。现集中于：（i）超导量子计算理论与实验；（ii）与金刚石NV中心实验合作；（iii）量子现象模拟、量子虚拟机.。^[14]

时间职务名称2013年J.Phys.A:Math.Theor.Advisory Board编委^[6]2014年Sci.Rep.期刊Editorial Board Member编委^[6]2021年物理学报副主编（负责量子计算量子信息板块）^[6]2021年Chinese Physics B副主编（负责量子计算量子信息板块））^[6]-Scientific Reports编委^[15]-Front.Phys.编委^[16]-《科学通报》编委会成员^[17][18]-中国物理学会量子光学专业委员会副主任^[14]-中国物理学会低温物理专业委员会委员^[14]-中科院物理研究所学术委员会常务委员^[14]-中科院物理研究所学位委员会委员^[14]-中国物理学会咨询委员会委员^[16]-北京量子信息科学研究院量子计算研究部兼聘研究员^[1]截至2025年3月

范桁发表SCI论文300余篇，其中2篇Science, 1篇 Nature Physics, 1篇Science Advances, 19篇Physical Review Letters, 3篇Physical Review X, 2篇PRX Quantum, 7篇Nature Communications, 7篇npj Quantum Information, 1篇Optica, 2篇长篇综述Physics Reports, 100 余篇Phys.Rev.A/B/D/Appl./Research, 10余篇APL/NPB/PLB. 发表的文章被他人SCI引用11,000余次(google scholar超过15,000次)，h因子56。^[2]

论文标题期刊名称年份作者位置（范桁）Quafu-RL:The cloud quantum computers based quantum reinforcement learningChinese Physics B2024第 30 作者A full circuit-based quantum algorithm for excited-states in quantum chemistryQuantum2024第 8 作者Probabilistic imaginary-time evolution algorithm based on nonunitary quantum circuitsPhysical Review A2024第 6 作者Coherent Control of Bloch Oscillations in a Superconducting CircuitPRX Quantum2024第 10 作者Quafu-Qcover:Explore combinatorial optimization problems on cloud-based quantum computersChinese Physics B2024第 30 作者Recovery of damaged information via scrambling in indefinite causal orderPhysica Scripta2024第 6 作者Probing spin hydrodynamics on a superconducting quantum simulatorNature Communications2024第 1 作者Tunable coupling of a quantum phononic resonator to a transmon qubit via galvanic-contact flip-chip architectureApplied Physics Letters2024第 14 作者Monogamy and polygamy for the generalized W-class states using unified-(q,s)entropyScience China (Physics, Mechanics & Astronomy)2024第 4 作者High-order topological pumping on a superconducting quantum simulatorPhysical Review Letters2024第 5 作者Revealing inherent quantum interference and entanglement of a Dirac particleNPJ Quantum Information2023第 7 作者Observation of critical phase transition in a generalized Aubry-Andre-Harper model with superconducting circuitsNPJ Quantum Information2023第 18 作者量子计算纠错取得突破性进展物理学报2023第 1 作者Tunable-coupling architectures with capacitively connecting pads for large-scale superconducting multiqubit processorsPhysical Review Applied2023第 21 作者Simulating Chern insulators on a superconducting quantum processorNature Communications2023第 19 作者Quantum Simulation of Topological Zero Modes on a 41-Qubit Superconducting ProcessorPhysical Review Letters2023第 23 作者Quantum simulation of Hawking radiation and curved spacetime with a superconducting on-chip black holeNature Communications2023第 13 作者解读 2022 年诺贝尔物理奖现代物理知识2023第 1 作者Quantum simulation and quantum computation of noisy-intermediate scaleChinese Physics B2022第 2 作者Beating standard quantum limit via two-axis magnetic susceptibility measurementChinese Physics B2022第 4 作者Measuring Loschmidt echo via Floquet engineering in superconducting circuitsChinese Physics B2022第 18 作者Quantum simulation of lattice gauge theories on superconducting circuits: Quantum phase transition and quench dynamicsChinese Physics B2022第 4 作者Limits on sequential sharing of nonlocal advantage of quantum coherenceScience China-Physics Mechanics & Astronomy2022第 3 作者Metrological Characterization of Non-Gaussian Entangled States of Superconducting QubitsPhysical Review Letters2022第 15 作者A hybrid measure for detecting quantum phase transitionsScience China-Physics Mechanics & Astronomy2022第 2 作者Observation of Strong and Weak Thermalization in a Superconducting Quantum ProcessorPhysical Review Letters2021第 23 作者Amplifying asymmetry with correlating catalystsPhysical Review A2021第 3 作者Efficient implementation of quantum arithmetic operation circuitsScience China-Physics Mechanics & Astronomy2021第 1 作者Observation of energy-resolved many-body localizationNature Physics2021第 12 作者Experimental demonstration of entanglement-enabled universal quantum cloning in a circuitNPJ Quantum Information2021第 8 作者Non-Markovian dynamics control of spin-1/2 system interacting with magnetsNew Journal of Physics2021第 6 作者Quantum speedup dynamics process without non-MarkovianityQuantum Information Processing2021第 6 作者Nonlocal advantage of quantum coherence and entanglement of two spins under intrinsic decoherenceChinese Physics B2021第 3 作者Probabilistic nonunitary gate in imaginary time evolutionQuantum Information Processing2021第 3 作者Different Bell Inequalities as Probes to Detect Quantum Phase TransitionsInternational Journal of Theoretical Physics2021第 4 作者Demonstration of a non-Abelian geometric controlled-NOT gate in a superconducting circuitOptica2021第 8 作者Nonlocal advantage of quantum coherence in a dephasing channel with memoryChinese Physics B2021第 3 作者Observation of Bloch oscillations and Wannier-Stark localization on a superconducting quantum processorNPJ Quantum Information2021第 13 作者Quantum information scrambling in the presence of weak and strong thermalizationPhysical Review A2021第 3 作者Exponential speedup of quantum Newton optimization algorithm for general polynomialsScience China-Physics Mechanics & Astronomy2021第 1 作者超导量子比特大学物理2021第 3 作者Multipartite Entanglement Structure Resolution Analyzer Based on Quantum-Control-Assisted Multipartite Uncertainty RelationAnnalen der Physik2021第 4 作者Observing Information Backflow from Controllable Non-Markovian Multichannels in DiamondPhysical Review Letters2020第 5 作者Quantum coherence of multiqubit states in correlated noisy channelsScience China-Physics Mechanics & Astronomy2020第 2 作者Robustness and independence of the eigenstates with respect to the boundary conditions across a delocalization-localization phase transitionPhysical Review B2020第 2 作者Feedback ansatz for adaptive-feedback quantum metrology training with machine learningPhysical Review A2020第 2 作者Out-of-Time-Order Correlators and Quantum Phase Transitions in the Rabi and Dicke ModelsAnnalen der Physik2020第 5 作者One-shot assisted distillation of coherence via one-way local quantum-incoherent operations and classical communicationPhysical Review A2020第 5 作者部分论文^[19]

项目名称负责人/主持项目类型起止时间可控多量子体系及量子精密测量范桁国家任务2016-07--2021-06量子计量学前沿研究2016-01--2018-12量子信息量子计算前沿问题及其物理实现2012-01--2015-12凝聚态及相关物理系统中量子计算和量子信息处理研究2010-01--2012-12囚禁量子体系内外部量子态相互作用原理及调控2010-01--2014-09量子信息处理及在凝聚态物理中的应用2007-01--2009-12国家自然科学基金创新研究群体项目、重点项目、面上项目等； 中科院知识创新项目；2030项目； 中科院B类战略先导专项“拓扑物态与量子计算”，“超导量子模拟”项目；北京市自然科学基金项目-截至2025年3月，进行中部分项目^[6][2]

范桁及其研究团队在超导量子计算与量子模拟主要成果可见论文发表中，主要成绩包括：(1). 超导量子计算系统实现了多粒子纠缠态制备，包括薛定谔猫态制备、多粒子压缩态实现量子计量优势。(2). 超导量子比特系统实现动力学相变模拟，热化/局域化模拟系列成果。(3). 超导量子计算系统实现黑洞及霍金辐射，自旋流体动力学等模拟。(4). 超导量子计算系统实现霍夫施塔特蝴蝶能谱，拓扑陈绝缘体，拓扑泵浦模拟等。(5). 和量子院、清华大学等多团队合作实现quafu"夸父"量子计算云平台上线，入选2023年中关村论坛十大科技创新成果。^[1][2][3]

范桁曾在美国斯坦福大学，美国IBM研究中心，英国牛津大学，香港大学，香港中文大学，新加坡国立大学访问并展开合作研究。国外合作者包括M.Wadati(东京大学），E.Yablonovich(加州大学洛杉矶,加州大学伯克利，美科学院院士、美工程院院士），V. Roychowdhury(加州大学洛杉矶），S. Lloyd(麻省理工学院）， V. Korepin(纽约州立大学石溪）， S. Bose (英国伦敦大学学院）， V. Vedral (英国牛津大学），L. Q. Kwek(新加坡国立大学、南洋理工)，F. Nori(RIKEN)等。^[2]

范桁所教授的课程为《热学》，以及负责量子理论基本前沿问题系列讲座。^[2][3]

范桁已培养出毕业博士10余名，出站博士后10余名。其中学生部分荣誉如下表。^[2][3][注7]

姓名奖项名称获奖年份孙政杭中国科学院物理研究所所长奖学金特优奖2022时运豪中国科学院物理研究所所长奖学金特优奖2021孙政杭博士国家奖学金2021葛自勇博士国家奖学金2019张煜然中国科学院朱李月华优秀博士生奖2016崔健中国科学院宝钢优秀学生奖2012刘钊中国科学院宝洁优秀研究生奖学金2010多位同学“三好学生” 称号、所长奖学金（非特优奖）-参考资料^[2][3]

参考资料：^[14]

范桁为北京大学电子学院的参会人员作了精彩报告，介绍了作为现代信息技术量子加强版的量子计算、量子通信和量子传感精密测量三大方向，指出量子计算是国际长期竞争的焦点之一，也是下一代信息产业的重要组成部分。（北京大学电子学院评）^[10]