吴热冰  副教授

清华大学自动化系控制理论与技术研究所
清华信息国家实验室量子信息科学与技术研究中心

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教育背景

1993-1998 清华大学电机系电气工程及其自动化专业获工学学士学位

1998-2004 清华大学自动化系控制科学与工程专业获工学博士学位

工作履历

2005年2月-2008年9月 普林斯顿大学化学系,博士后

2008年9月-至今 清华大学自动化系,讲师、副教授

2011年9月-10月 日本理化学研究所,访问学者

2012年9月-10月 澳大利亚国立大学,访问学者

研究领域

面对人类日益无法承受的信息爆炸和网络安全问题,以量子相干性为基础的量子计算、通信和网络技术提供了现有微电子技术无法企及的信息处理能力。经过几十年的探索,量子信息技术已开始从原理验证迈入到实用化阶段,而这个跨越对量子器件调控的精度、速度和可靠性都提出了极高的要求,产生了大量有趣而富有挑战性的量子控制问题。我的研究涉及量子控制的以下几个方面:

1.量子系统的控制分析、设计及其实验实现,包括量子系统的能控性分析、开放量子系统的噪声抑制、量子比特的噪声辨识理论(与超导量子比特实验结合)、自旋系统的时间最优控制设计及其实验应用等。

2. 量子系统优化控制的复杂性理论 (Landscape Theory),与普林斯顿大学H. Rabitz教授合作,研究涉及封闭和开放量子控制系统的图景拓扑分析中的一系列基础理论问题及其在核磁共振系统中的实验验证。

3. 量子技术在工业系统中的应用,探索如何利用量子通信技术等已进入实用化阶段的量子技术解决工业系统中目前无法彻底解决的安全问题。

研究概况

国家自然科学基金委员会青年基金(60904034)

“量子力学系统的控制图景分析与复杂性研究”,2010-2012

国家自然科学基金委员会面上项目(61374091)

“基于频率响应的量子系统建模、分析与综合理论”,2014-2017

国家自然科学基金委员会重点项目(61134008)

“量子体系控制理论与实验验证系统”,2011-2016(子课题负责人)

基金委-中国工程院 “中国工程科技中长期发展战略研究”联合基金项目

“量子网络平台20年路线图”,2009-2010(参与)

奖励与荣誉

2011年第18届IFAC世界大会青年作者奖(与张靖合作)

学术成果

代表研究论文
1.Wu RB, Brif C, James MR and Rabitz H (2015), "Limits of optimal control yields achievable with quantum controllers", Physical Review A., April, 2015. Vol. 91(4), pp. 042327.

2.Zhang TM, Wu RB, Zhang FH, Tarn TJ and Long GL (2015), "Minimum-Time Selective Control of Homonuclear Spins", IEEE Transactions On Control Systems Technology., September, 2015. Vol. 23(5), pp. 2018-2025.

3.Sun Q, Pelczer I, Riviello G, Wu RB and Rabitz H (2014), "Experimental exploration over a quantum control landscape through nuclear magnetic resonance", Physical Review A., March, 2014. Vol. 89(3), pp. 033413.

4.Wu RB, Li TF, Kofman AG, Zhang J, Liu Y-X, Pashkin YA, Tsai JS and Nori F (2013), "Spectral analysis and identification of noises in quantum systems", Physical Review A., February, 2013. Vol. 87(2), pp. 022324.

5.Feng X, Pechen A, Jha A, Wu RB and Rabitz H (2012), "Global optimality of fitness landscapes in evolution", Chemical Science. Vol. 3(3), pp. 900-906.

6.Wu RB, Long R, Dominy J, Ho T-S and Rabitz H (2012), "Singularities of quantum control landscapes", Physical Review A., July, 2012. Vol. 86(1), pp. 013405.

7.Xue S-B, Wu RB, Zhang W-M, Zhang J, Li C-W and Tarn T-J (2012), "Decoherence suppression via non-Markovian coherent feedback control", Physical Review A., November, 2012. Vol. 86(5), pp. 052304.

8.Zhang J, Wu RB, Liu Y-x, Li C-W and Tarn T-J (2012), "Quantum Coherent Nonlinear Feedback With Applications to Quantum Optics on Chip", IEEE Transactions On Automatic Control., August, 2012. Vol. 57(8), pp. 1997-2008.

9.Wu RB, Hsieh MA and Rabitz H (2011), "Role of controllability in optimizing quantum dynamics", Physical Review A., June, 2011. Vol. 83(6), pp. 062306.

10.Pechen A, Brif C, Wu RB, Chakrabarti R and Rabitz H (2010), "General unifying features of controlled quantum phenomena", Physical Review A., September, 2010. Vol. 82(3), pp. 030101.

11.Wu RB, Pechen A, Rabitz H, Hsieh M and Tsou B (2008), "Control landscapes for observable preparation with open quantum systems", Journal of Mathematical Physics., February, 2008. Vol. 49(2), pp. 022108.

12.Wu RB, Rabitz H and Hsieh M (2008), "Characterization of the critical submanifolds in quantum ensemble control landscapes", Journal of Physics A-mathematical and Theoretical., January, 2008. Vol. 41(1), pp. 015006.

13.Wu RB, Chakrabarti R and Rabitz H (2008), "Optimal control theory for continuous-variable quantum gates", Physical Review A., May, 2008. Vol. 77(5), pp. 052303.

14.Wu RB, Tarn TJ and Li CW (2006), "Smooth controllability of infinite-dimensional quantum-mechanical systems", Physical Review A., January, 2006. Vol. 73(1), pp. 012719.


综述文章
1.Wu RB, Zhang J, Li CW, Long GL and Tarn TJ (2012), "Control problems in quantum systems", Science Bulletin., June, 2012. Vol. 57(18), pp. 2194-2199.

2.Rabitz H, Wu RB, Ho TS, Tibbetts K, Feng X, Fundamental Principles of Control Landscapes with Applications to to Quantum Mechanics, Chemistry and Evolution, in Recent Advances in the Theory and Application of Fitness Landscapes, Richter H, Engelbrecht A (Editors), Springer, 2013.

3.Dong WB, Wu RB, Yuan X, Li CW and Tarn T-J (2015), "The modelling of quantum control systems", Science Bulletin., September, 2015. Vol. 60(17), pp. 1493-1508.


开设课程
本科生专业基础课《自动控制原理》 (2011-)

研究生专业基础课《系统与控制中的线性代数》(2010-)

交叉学科(与微纳电子系合开)课程《纳米科学实验技术基础与前沿进展》