报告人：杨锴 研究员（中国科学院物理研究所）

时 间：北京时间2025年9月25日（周四）下午 14：00

地 点：线下-良乡校区理学楼B203；线上-腾讯会议：263-154-707

摘要：

在原子尺度上设计和表征量子多体系统对于理解强关联物理和量子信息处理至关重要。电子自旋共振-扫描隧道显微镜（ESR-STM）结合了扫描探针技术和自旋共振技术的优势，兼具原子分辨的成像能力和数十纳电子伏的超高能量分辨率，能够在单个原子尺度上对固体表面自旋进行高精度探测与量子相干操控，以及构建人工自旋晶格进行原子尺度的量子模拟，从而为理解和控制量子材料中的强关联量子现象提供重要途径。本报告将介绍基于ESR-STM的原子尺度量子模拟研究。首先，探讨如何探测和调控绝缘薄膜表面原子自旋的相互作用，以及如何通过耦合自旋来设计具有量子涨落的自旋多体态[1]；其次，介绍拓扑物态的量子模拟，比如人工拓扑量子磁体的构筑及其多体拓扑态的高精度探测[2]。基于固体表面的量子磁体为多体系统的原子尺度量子模拟提供了重要固态研究平台。

[1] Nat. Commun. 12, 993 (2021)

[2] Nat. Nanotechnol. 19, 1782 (2024)

简历：

杨锴博士现任中国科学院物理研究所特聘研究员。2009年毕业于山东大学，2015年在中科院物理所获博士学位。博士毕业后在美国IBM公司Almaden研究中心从事博士后研究。2021年加入中国科学院物理研究所。近年来，主要利用电子自旋共振扫描隧道显微技术（ESR-STM），开展了基于固体表面原子自旋的量子探测、量子模拟和量子计算等研究工作。已发表SCI论文三十余篇，一作/通讯文章包括Science一篇，Nature子刊五篇，PRL三篇。

联系方式：dfwang@bit.edu.cn

邀请人： 王东飞 教授

网 址：http://physics.bit.edu.cn/

承办单位：物理学院、先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室

*Reporter：Prof. Kai Yang

*Time：14 : 00 pm, 25 September 2025 (Tuesday) UTC+08:00

*Place：Lixuelou B 203, Liangxiang Campus. Tencent Meeting: 263-154-707

*Abstract:

Designing and characterizing quantum many-body systems at the atomic scale is essential for understanding strongly correlated physics and quantum information processing. Recently, combining electron spin resonance (ESR) with scanning tunneling microscope (STM) has enabled the exploration of interacting spins on surfaces with high precision [1]. In this talk, I will present our recent efforts to construct topological quantum magnets from atomic spins on insulating films using ESR-STM [2]. These topological quantum magnets include spin-1/2 chains and two-dimensional spin-1/2 arrays. We engineered both topological and trivial phases of the quantum spin model and thereby realized first- and second-order topological quantum magnets. Their many-body excitations were probed by single-atom ESR with an energy resolution better than 100 neV. We further visualized various many-body topological bound modes including topological edge states and higher-order corner modes. These results provide an important bottom-up approach to simulating quantum many-body phases of interacting spins.

[1] Nat. Commun. 12, 993 (2021)

[2] Nat. Nanotechnol. 19, 1782 (2024)

*Profile：

Prof. Kai Yang received his B.S. from Shandong University in 2009 and Ph.D. from IOP, CAS in 2015, followed by postdoctoral research at the IBM Almaden Research Center in the U.S. Since joining IOP in 2021, his work has focused on electron spin resonance scanning tunneling microscopy (ESR-STM) for quantum sensing, simulation, and computation using atomic spins on solid surfaces.

Contact Person: Prof. Dongfei Wang

Email：dfwang@bit.edu.cn

Website：http://physics.bit.edu.cn/

Hosting Organization：School of Physics, Beijing Institute of Technology; Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (MOE)