高健硕

高健硕Jianshuo Gao

北京大学物理学院2023级本科生Undergraduate student, School of Physics, Peking University

个人简历 CV

高健硕

北京大学物理学院本科生

关于我

我是北京大学物理学院 2023 级本科生，研究兴趣集中在冷原子量子平台与容错量子计算。目前参与魔法态制备、量子纠错和中性原子量子计算研究，希望在研究生阶段继续探索理论方案与实验平台的结合。

教育经历

  • 本科，物理学，2023–2027，预计 2027 年 7 月毕业 - 北京大学物理学院
  • 高中，2023 年毕业 - 河南省安阳市第一中学
  • 初中，2020 年毕业 - 河南省安阳市第八中学
  • 小学，2014 年毕业 - 河南省安阳市三官庙小学

研究经历

法国高等光学研究所访问学生，2026 年 7 月至 9 月

导师：Antoine Browaeys 教授 · 法国巴黎-萨克雷

主要项目：光镊阵列的快速 SLM 重排

  • 开发并部署 CNN 与三次狄利克雷 WGS 重排流程，结合光阱匹配及位置、相位轨迹生成，并与 Fast WGS 比较帧间光强变化。
  • 测量 SLM 衍射效率、温度相关响应时间和光强波动；同步 SLM 更新、AOM 门控与相机触发，通过频闪成像解析帧间动态。
  • 实现相机反馈均匀化，以全流程光强分布、变异系数（CV）及单光阱光强变化评估重排质量。
  • 采用 C++/CUDA 和异步传输，使计算与 SLM 显示重叠；三次狄利克雷方案在 30 次随机初态测试中，实现 2,025 个光阱、22 帧序列的 38.7 ms 中位耗时（从匹配开始至末帧写入确认）。

暑研报告：Fast SLM Rearrangement

补充项目：热铷蒸气中的饱和吸收与光穿透

  • 分析 7 个温度下的功率依赖透射数据，以及 96、147、203 °C 下的空间荧光剖面，拟合温度相关的光穿透尺度。
  • 推导均匀展宽与多普勒平均的吸收、传播模型，评估成像读出、拟合边界和探测下限带来的系统误差，并与平均场空间相分离理论作比较。

北京大学本科生科研助理：魔法态制备与量子纠错，2025 年至今

导师：Xiao Yuan 教授 · 北京大学前沿计算研究中心（CFCS）

  • 研究基于表面码的魔法态注入与蒸馏，分析魔法态工厂的整体资源开销。
  • 开发稳定子及量子线路层面的模拟，在噪声模型下进行资源估算。

北京大学本科生科研助理：中性原子量子计算，2025 年至今

导师：Xiaoji Zhou 教授 · 北京大学电子学院

  • 建模里德堡相互作用，分析主要的量子门误差及其物理机制。
  • 参与控制序列设计，支持性能基准测试和数据分析流程。

香港城市大学暑期研究，2025 年 7 月至 8 月

导师：Zhe-Yu (Jeff) Ou 教授 · 香港九龙

原子激光加热与量子光学

  • 研究自建光学系统中的 Rb 原子激光加热现象。
  • 设计参考光路与实验光路。
  • 搭建 AOM 光路及相关实验设备。
  • 分析热原子气室中的多普勒展宽和谱线展宽行为。
  • 完成实验系统调试、校准和初步测量，整理操作流程与实验结果。

实验训练

  • 普通物理实验 I–II（2024–2025）：力学、电磁学、光学及电子学测量。
  • 近代物理实验 I（2025）：原子、光学及近代物理实验。
  • 电子线路基础及实验（2025）：基础模拟电路与仪器使用。

精选课程成绩

  • 数学物理方法（I）：100/100
  • 量子信息：93/100
  • 线性代数（B）：91/100
  • 高级英语写作：91/100
  • 电动力学（A）：90/100
  • 热学：90/100
  • 电磁学：89/100
  • 计算概论（B）：88.5/100
  • 近代物理实验 I：88/100
  • 热力学与统计物理（A）：87/100
  • 数据结构与算法（B）：85/100
  • 量子力学讨论班：90/100
  • 激光实验：93/100
  • 材料物理：A+
  • 几何光学与光学仪器：A
  • 电子线路基础及实验（2）：89/100

研究兴趣

  • 表面码、魔法态注入与蒸馏
  • 容错量子计算与资源估算
  • 中性原子、光镊阵列与可扩展量子计算架构
  • 里德堡相互作用、阻塞与量子门

获奖情况

  • 2022 年物理竞赛一等奖
    • 在学校教练资源有限的情况下自学，并取得校内第一。

技术技能

  • 编程： Python、C/C++、Java
  • 工具： Git、Linux、LaTeX；熟悉 Mathematica
  • 方法： 数值分析、线性代数、基础算法及量子线路模拟
  • 实验： 光学系统搭建与对准、实验校准、SLM/AOM/相机同步控制及数据分析

语言

  • 中文： 母语
  • 英语： 熟练

学术活动与社会实践

  • 参加北京大学光学、原子分子物理及前沿物理讲座，持续阅读中性原子阵列与量子纠错文献。
  • 自学课程之外的研究专题，通过可复现模拟、技术笔记和公开报告整理结果。
  • 2024 年：为高中生做志愿讲座。
  • 2024 年：参加北京大学运动会，获得 4 x 400 米接力银牌和 400 米铜牌。

兴趣爱好

  • 滑板
  • 日常跑步
  • 周末徒步
  • 小提琴

论文、预印本与写作

讨论和展示

联系方式

Jianshuo Gao

Physics undergraduate, Peking University

About Me

I am a physics undergraduate at Peking University, enrolled in 2023, with research interests in cold-atom quantum platforms and fault-tolerant quantum computation. My current research spans magic-state preparation, quantum error correction and neutral-atom quantum computing. I aim to pursue graduate research connecting theoretical protocols with experimental quantum platforms.

Education

  • B.Sc. in Physics, 2023–2027, expected July 2027 - School of Physics, Peking University
  • Senior High School, 2023 - No. 1 High School of Anyang, Henan, China
  • Junior High School, 2020 - No. 8 High School of Anyang, Henan, China
  • Primary School, 2014 - Sanguanmiao Primary School, Anyang, Henan, China

Research Experience

Visiting Student Researcher, Institut d’Optique, July to September 2026

Advisor: Prof. Antoine Browaeys · Paris-Saclay, France

Main project: fast SLM rearrangement of optical-tweezer arrays

  • Developed and deployed CNN and three-iteration Dirichlet WGS workflows, incorporating trap matching and position/phase trajectories; compared frame-transition intensity dynamics against Fast WGS.
  • Characterized SLM diffraction efficiency, temperature-dependent response times and intensity fluctuations; synchronized SLM updates, AOM gating and camera triggers for stroboscopic imaging of frame transitions.
  • Implemented camera-feedback uniformization and evaluated full-sequence intensity distributions, coefficients of variation (CV) and individual-trap intensity traces.
  • Used C++/CUDA and asynchronous transfers to overlap computation with SLM display. The three-iteration Dirichlet workflow achieved a 38.7 ms median for 2,025 traps across 22 frames, from matching to final SLM write acknowledgement, over 30 random initial loads.

Summer research presentation: Fast SLM Rearrangement

Additional project: saturation-assisted light penetration in hot rubidium vapor

  • Analyzed power-dependent transmission at seven temperatures and spatial fluorescence profiles at 96, 147 and 203 °C; fitted propagation models to quantify the temperature-dependent penetration scale.
  • Derived homogeneous and Doppler-averaged absorption and propagation models, assessed systematic effects from imaging readout, fit boundaries and detector limits, and compared observations with mean-field spatial phase-separation predictions.

Undergraduate Research Assistant: Magic-State Preparation and QEC, 2025–present

Advisor: Prof. Xiao Yuan · Center on Frontiers of Computing Studies (CFCS), Peking University

  • Study surface-code-based magic-state injection and distillation, including factory-level resource overhead.
  • Develop stabilizer and circuit-level simulations for resource estimation under noise models.

Undergraduate Research Assistant: Neutral-Atom Quantum Computing, 2025–present

Advisor: Prof. Xiaoji Zhou · School of Electronics, Peking University

  • Model Rydberg interactions and the dominant physical mechanisms of gate errors.
  • Support control-sequence design, benchmarking and data-analysis workflows.

Summer Research, City University of Hong Kong, July to August 2025

Advisor: Prof. Zhe-Yu (Jeff) Ou · Kowloon, Hong Kong

Atomic laser heating and quantum optics

  • Investigated laser heating of Rb atoms in a lab-built optical setup.
  • Designed both reference and experimental optical paths.
  • Built AOM optical paths and supporting experimental equipment.
  • Analyzed Doppler and line-broadening behavior in thermal vapor cells.
  • Commissioned the experimental setup, performed calibrations and preliminary measurements, and documented procedures and results.

Laboratory and Experimental Training

  • General Physics Laboratory I–II (2024–2025): mechanics, electromagnetism, optics and electronics measurements.
  • Modern Physics Laboratory I (2025): atomic, optical and modern-physics experiments.
  • Fundamentals of Electronic Circuits and Experiments (2025): basic analog circuits and instrumentation.

Selected Course Grades

  • Methods of Mathematical Physics (I): 100/100
  • Quantum Information: 93/100
  • Linear Algebra (B): 91/100
  • Advanced English Writing: 91/100
  • Electrodynamics (A): 90/100
  • Thermal Physics: 90/100
  • Electromagnetism: 89/100
  • Introduction to Computation (B): 88.5/100
  • Modern Physics Laboratory I: 88/100
  • Thermodynamics & Statistical Physics (A): 87/100
  • Data Structures & Algorithms (B): 85/100
  • Seminar for Quantum Mechanics: 90/100
  • Laser Experiment: 93/100
  • Materials Physics: A+
  • Geometrical Optics and Optical Instruments: A
  • Fundamentals of Electronic Circuits & Experiments (2): 89/100

Research Interests

  • Surface codes, magic-state injection and distillation
  • Fault-tolerant quantum computation and resource estimation
  • Neutral atoms, optical-tweezer arrays and scalable quantum computing architectures
  • Rydberg interactions, blockade and quantum gates

Awards

  • Physics Olympiad, First Prize, 2022
    • Self-studied with limited school coaching and ranked first in school.

Technical Skills

  • Programming: Python, C/C++, Java
  • Tools: Git, Linux, LaTeX; familiar with Mathematica
  • Methods: numerical analysis, linear algebra, basic algorithms and quantum-circuit simulation
  • Experimental: optical setup assembly and alignment, calibration, synchronized SLM/AOM/camera control and data analysis

Languages

  • Chinese: Native
  • English: Advanced

Academic Engagement and Activities

  • Attend optics, AMO and frontier-physics seminars at Peking University; follow research on neutral-atom arrays and quantum error correction.
  • Study advanced topics beyond coursework and document results through reproducible simulations, technical notes and public presentations.
  • 2024: Volunteer lecture for high-school students.
  • 2024: Peking University Sports Meet, silver medal in the 4 x 400 m relay and bronze medal in the 400 m sprint.

Interests

  • Skateboarding
  • Daily running
  • Weekend hiking
  • Violin

Publications, Preprints and Writing

Talks

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