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龍桂魯
來源:互聯網

龍桂魯,男,1962年4月出生,玉林市人,中國共產黨黨員,清華大學物理系教授,北京量子信息科學研究院副院長,美國物理學會和英國物理學會會士。

1978年,龍桂魯在高中一年級就跳級考入了山東大學,1982年提前半年畢業,獲得山東大學理學學士,并考入清華大學讀研,分別于1985、1987年獲得清華大學理學碩士和博士學位。1987年開始在清華大學任教。1989年到1993年,他在英國蘇賽克斯大學從事博士后研究。1997年到2000年,他擔任清華大學物理系核物理教研組主任。2001年,他擔任清華大學物理系高能物理與核物理研究所所長。2007年4月20日,他在《現代物理知識》發表論文《量子計算機研究的新進展:加拿大推出16位量子計算機》。2014年4月15日,他發表論文《量子密鑰分發與量子安全直接通信》。2016年,龍桂魯帶領團隊啟動量子直接通信原理樣機的研制。2020年,龍桂魯帶領團隊成功推出世界首臺實用化量子直接通信樣機。2022年,龍桂魯團隊和清華大學教授陸建華團隊合作,設計出相位量子態與時間戳量子態混合編碼的新系統,將量子直接通信距離一舉刷新至100公里,創下世界紀錄。2025年,龍桂魯帶領團隊設計出全新架構,將量子直接通信傳輸速率提升了4760倍,新架構采用單向協議,光量子僅需傳輸一次。

龍桂魯的研究方向為量子計算與量子信息、原子核結構。他構造了量子精確搜索算法,原創性地提出量子直接通信理論,率領團隊構造和演示了量經融合大數分解算法。1997年,龍桂魯獲得國家自然科學獎三等獎。2007年,他獲得湯森路透卓越研究獎。2008年,他獲得中國物理學會饒毓泰物理獎。2018年,他獲得中國電子學會自然科學獎一等獎、IBM全球杰出學者獎。此外,他還曾獲六次研究生“良師益友”榮譽稱號。

人物經歷

早年經歷

1962年4月,龍桂魯出生。1978年,龍桂魯在高中一年級跳級考入山東大學。1982年,龍桂魯從山東大學物理系本科畢業。1985年,他獲清華大學物理系理論物理學碩士學位。1987年,他獲清華大學物理系理論物理學博士學位。

工作經歷

1987年到1995年,龍桂魯擔任清華大學物理系講師。期間于1989年3月到1993年3月在英國蘇賽克斯大學做博士后研究。1995年到1998年,他擔任清華大學物理系副教授。1997年到2000年,他擔任清華大學物理系核物理教研組主任。1998年起,龍桂魯晉升為教授。2000年,龍桂魯擔任量子信息與測量教育部重點實驗室副主任。同年,龍桂魯帶領團隊原創提出“量子直接通信技術”,并成功研制出了國際上第一臺具有實用價值的樣機。2001年,龍桂魯擔任清華大學物理系高能物理與核物理研究所所長。2007年4月20日,他在《現代物理知識》發表論文《量子計算機研究的新進展:加拿大推出16位量子計算機》。

2014年4月15日,龍桂魯在《物理與工程》發表論文《量子密鑰分發與量子安全直接通信》。2016年,龍桂魯帶領團隊啟動量子直接通信原理樣機的研制。2017年8月1日,龍桂魯入選2017年中國科學院院士增選初步候選人名單。2018年,龍桂魯以第一和通訊作者身份,在《中國科學:物理學 力學 天文學(英文版)》上發表的一項研究,認為波函數是微觀物體的真實存在,不再是簡單的數學描述,打破了人們對波函數的傳統認識,有利于幫助人們深刻理解量子規律,進一步探索微觀世界。

2019年,龍桂魯以“雙聘制”形式加入北京量子信息科學研究院,擔任該院副院長。同年,龍桂魯帶領團隊開發出了“全量子本征求解器(FQE)”,這是一款量子計算機“應用軟件”,能在量子計算機上完成分子基態能級和對應的電子結構的全部計算。2020年,龍桂魯帶領團隊成功推出世界首臺實用化量子直接通信樣機,率先實現10公里光纖鏈路每秒4千比特通信速率的量子保密通話。同年,通過編碼優化,直接通信距離提升至18公里。

2022年,龍桂魯團隊和清華大學教授陸建華團隊合作,設計出相位量子態與時間戳量子態混合編碼的新系統,將量子直接通信距離一舉刷新至100公里,創下世界紀錄。2023年8月31日,龍桂魯入選2023年中國科學院院士增選有效候選人名單。2025年,龍桂魯帶領團隊設計出全新架構,將量子直接通信傳輸速率提升了4760倍,新架構采用單向協議,光量子僅需傳輸一次。

研究方向

龍桂魯的研究方向為量子計算與量子信息、原子核結構。量子計算與量子信息方向主要研究量子通訊的理論與實驗研究、量子算法、核磁共振量子計算、量子計算機的物理實現、量子力學基本問題研究。在原子核結構方向主要研究原子核結構模型(原子核殼模型,相互作用玻色子模型,投影殼模型)、極端條件下的核結構、與天體過程有關的核結構、相對論自恰角動量投影殼模型。

主要成就

龍桂魯原創提出量子直接通信理論,是國際量子保密通信三大最主要的理論之一;提出了以酉算子的線性組合(LCU)進行計算的對偶量子計算方法,打破了只能用酉算子乘除構造算法的限制,得到廣泛應用;構造了被國際上稱為Grover-Long算法的量子精確搜索算法,改進了兩大量子算法之一的Grover算法的成功率;提出了波函數就是系統本身(Wavefunction Is the System Entity,WISE)的量子力學波函數解析。

主要論文與著作

主要論文

截至2024年10月,龍桂魯在Nature Physics等發表400余篇論文,引用18000余次,以下為部分論文。

出版著作

社會職務

所獲榮譽

人才培養

人物評價

他(龍桂魯)對學生的關懷像太陽一般溫暖,春風一般和煦,清泉一般甘甜。他不僅是我學術上的導師,更是我工作、生活上的最真摯的朋友。龍老師這樣的良師益友是我精神上的一筆很豐富的財富,我以擁有這樣的導師、這樣的朋友為榮。(北京師范大學物理系副教授鄧富國 評)

相關事件

2025年,中國科研團隊提出了單向量子直接通信理論,并成功研制出實用化系統,創造了在104.8km標準光纖通信實驗測試中連續168小時、速率為2.38kbps的穩定傳輸紀錄,量子直接通信從理論構想邁向實際應用階段。此項研究由北京量子信息科學研究院清華大學北方工業大學相關團隊合作完成,相關成果論文已在學術期刊《科學進展》發表。量子直接通信由清華大學龍桂魯團隊原創提出,它借助量子態實現安全通信,具有竊聽感知、阻止竊聽、兼容現有網絡、簡化管理流程以及隱蔽傳輸等五大特性,為保障信息傳輸安全提供了全新解決方案。截至2025年2月,龍桂魯團隊已完成相關設備集成。一臺大小與電腦機箱相仿的實用化通信端機,就能實現“量子悄悄話”實時傳輸,量子直接通信從理論構想邁向實際應用。龍桂魯表示,該系統有望廣泛用于政務、金融等對信息安全要求極高的領域。未來,面對上千公里的空間量子通信需求,量子直接通信單向協議還將發揮重要作用。

2025年,上海交通大學教授陳險峰上海電力大學教授李淵華團隊以龍桂魯團隊的量子直接通信理論為基礎,創新提出長距離大規模可擴展全連接量子直接通信理論架構,采用雙泵浦光參量下轉換技術,構建起具有高抗干擾能力的量子糾纏分發系統。實驗結果顯示,通信后各節點間共享量子態保真度仍保持在85%以上,驗證了該方案在長距離通信中的可靠性。經300公里傳輸后到達接受節點的光子對數仍達300~400Hz(赫茲),經過編碼后,理論通信速率可達每秒數比特。相關研究成果發表于《科學通報》(Science Bulletin)。這項研究的突破主要體現在三方面:一是突破傳統星型網絡架構限制,實現了全連接網絡的可擴展性;二是通過優化糾纏光源制備技術,將傳輸距離提升至300公里量級;三是建立了基于量子態重構的誤差修正機制,確保了多節點通信的穩定性。該網絡系統的成功構建為量子通信網絡實用化奠定了重要基礎。

參考資料 >

物理系師生集中觀看中國共產黨成立100周年慶祝大會直播.清華大學物理系.2025-02-23

基地與市發改委一行拜訪清華大學龍桂魯教授團隊.清洛研究院.2025-02-23

量子力學新進展-第四輯.國家圖書館.2025-02-23

量子力學新進展-第五輯.國家圖書館.2025-02-23

..2025-02-23

教師.清華大學物理系.2025-02-23

Light人物:專訪清華大學龍桂魯教授.澎湃新聞·中國光學.2025-02-23

清華大學龍桂魯教授來校學術報告的通知.桂林電子科技大學.2025-02-23

..2025-02-23

..2025-02-23

北京量子研究屢創世界紀錄的奧秘.百家號·京報網.2025-02-23

“量子電話”通信速率與1G網絡相當 量子直接通信有望進入實際應用.百家號·千龍網.2025-02-23

清華六屆良師益友獲得者龍桂魯.新浪教育頻道.2025-02-23

量子安全直接通信 傳輸距離達40公里.中國科學院.2025-02-23

關于公布2017年中國科學院院士增選初步候選人名單的公告.中國科學院.2025-02-23

【科技日報】這一年,新發現顛覆傳統認知.中國科學院.2025-02-23

關于公布2023年中國科學院院士增選有效候選人名單的公告.中國科學院.2025-02-23

..2025-02-23

龍桂魯教授當選美國物理學會會士APS fellow.低維量子物理國家重點實驗室 清華大學.2025-02-23

龍桂魯.北京量子信息科學研究院.2025-02-23

我國科研新成果!量子直接通信有望進入實際應用.百家號·環球時報.2025-02-23

300公里全連接 我國量子直接通信領域有新突破.揚子晚報網.2025-06-02

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