您能告诉我们您是如何成为一名研究员的吗?
在韩国汉阳大学时,我学习的是机械工程专业。本科三年级时,我参加了机械工程师的电气工程课,第一次接触到微机电系统 (MEMS) 这个领域。我非常感兴趣,因为纳米级和微米级的相互作用力对机械设备的动力学有着非常大的影响。这段经历让我学习到量子力学、电动力学和凝聚态物理学,这些都是纳米级物理学的基础。之后我前往瑞士苏黎世联邦理工学院攻读微纳米系统硕士学位,我有很多机会来学习各种纳米级物理现象和设备,也积累了相关的研究经验。拿到硕士学位后,我以机械工程博士生的身份,加入了苏黎世联邦理工学院 Chiara Daraio 教授(现就职于美国加州理工学院)的小组。在攻读博士学位期间,我以纳米机电系统 (NEMS) 为平台,致力于开发微米级和纳米级声子超材料。借助这些 NEMS 超材料,我们实现了弹性波传播的电调谐和射频条件下的纳米机械拓扑绝缘体。
博士毕业后,我在加州理工学院做了 6 个月的博士后研究员,然后因为个人原因回到了韩国。我在纳米制造和 NEMS 设备方面有了经验,而我个人也对量子力学很感兴趣,因此在 2020 年,我加入了 KRISS 量子技术研究所并担任高级科研人员,从事超导机电设备研究。
您能再跟我们介绍一些 KRISS 研究小组的情况吗?
KRISS 量子技术研究所由 Heesu Park 博士领导。在研究所里,我们开发各种基于单光子、超冷原子、NV 色心、自旋电子学和超导量子电路的量子技术。我在 Junho Suh 博士领导的量子纳米力学团队工作:我们的团队研究和开发基于超导微波电路、NEMS、光机械系统和新型纳米材料的各类混合量子设备。最近的研究成果包括拓扑绝缘体纳米线中的量子干涉纳米力学测量和铌基超导纳米机电设备。
我们的团队还将开展由韩国国家科技理事会 (NST) 资助的有关量子互连的新项目。在这个项目中,我们将与韩国科学技术研究院 (KIST) 和韩国科学技术高等研究院 (KAIST) 的研究人员合作,通过集成纳米光机电设备、超导微波电路和集成光路技术,来开发量子换能器。这个项目的最终目标是通过通信波长的光纤实现两个超导量子比特之间高效可靠的远距纠缠。
自从您在苏黎世联邦理工学院工作以来,您已经使用了多款 Zurich Instruments 的产品。这些仪器在您的实验中起到了什么作用?
我用 UHFLI 锁相放大器来表征在几十兆赫频率下工作的纳米机械晶格。UHFLI 给我的实验带来很大帮助,因为它能提供很大的频率带宽、完备的扫频功能和额外的 UHF-AWG 选件。LabOne 软件还简化了仪器的操作,提供了有用的编码指南,方便我为了自定义实验设置而编写自己的 MATLAB® 和 Python 脚本。在研究纳米机械晶格时,我利用 UHFLI 的输出,以机电方式激发真空腔中的设备,并借助 UHFLI 的输入来测量光电探测器的振动诱导激光强度调制。然后我使用扫频功能进行了稳态响应测量。UHF-AWG 选件让我可以设计出包含大频率分量的啁啾脉冲,我用它来测量设备的瞬态响应。
为了进行新的实验,我们最近购买了用于超导量子设备新实验的 HDAWG,我们还打算购买 Zurich Instruments 的其他面向量子的产品,来支持我们向量子项目转型。我们非常期待后面的实验,希望能取得理想的科研技术成果。
您认为韩国的量子计算机研发表现出哪些趋势?
与其他国家一样,韩国也在积极投资量子信息科学与技术 (QIST)。韩国国家研究基金会 (NRF) 推出了一项开发量子计算技术的科研计划,时间从 2019 年到 2023 年,总资金约为 3500 万瑞士法郎。该计划的研究对象包括超导量子比特、半导体量子点量子比特、离子阱量子系统、光量子计算和模拟等。此外,与 QIST 相关的各种研究课题也得到了 NRF 以及三星科学技术基金会等资助机构的支持。
韩国政府还为几家国家研究机构提供直接支持,如 KRISS、KIST 和韩国电子通信研究院 (ETRI)。这三家机构都有自己的研发中心,专注开发各种量子技术。其中规模最大的当属 KRISS 量子技术研究所的量子中心,由量子自旋团队、量子纳米力学团队、量子信息团队、量子磁学测量团队、量子磁成像团队、超冷原子量子研究团队、和样品制备团队组成。
有没有哪些海外机构您觉得可以作为模范参考?
世界上有很多优秀的机构。苏黎世联邦理工学院就是我最为推崇的。苏黎世联邦理工学院是量子科学与技术领域的领先研究机构之一,拥有大批从事各种量子系统研究的教职人员。该学院的量子中心聚集了来自不同专业的教职人员,同时,该学院也开设了量子工程硕士学位等课程,显示了在推动这一领域的发展上所做的努力。