北大量子计算 袁骁 研究员
报告生成时间：2026年8月20日
个人主页：Xiao Yuan
所属团队：北京大学前沿计算研究中心 / 量子模拟和量子信息实验室
一、学者基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 姓名 | 袁骁（Xiao Yuan） |
| 职称 | 研究员 / 助理教授、博士生导师 |
| 任职单位 | 北京大学前沿计算研究中心（CFCS） |
| 荣誉头衔 | 北京大学博雅青年学者、2021年海外高层次人才青年计划 |
| 实验室 | 量子模拟和量子信息实验室（创始人，2020年11月） |
| 研究方向 | 量子模拟算法设计、量子机器学习、量子资源理论、量子基础理论 |
| 学术成果 | 截至2025年6月发表论文102篇、专利14项；Google Scholar引用15000+，H-index 46 |
| 学术兼职 | Physical Review Letters 副主编（2025年起，负责量子信息方向） |
| 代表成果 | RMP综述1篇、PRL 16篇、PRX 2篇、Nature 4篇、Nature Reviews Physics 1篇、Nature Communications 3篇、NPJ Quantum Information 9篇、Quantum 5篇、IEEE TIT 1篇 |
袁骁是北京大学量子计算理论方向的领军青年学者之一。他的研究聚焦于"如何让量子计算走向实用化"这一核心问题，系统性地连接了量子算法的理论设计、应用探索与实验实现，覆盖量子化学、量子材料和量子AI等交叉领域。他提出的变分量子算法通过动态构建浅层量子线路实现高效量子模拟；其"虚拟量子资源蒸馏"理论框架为在噪声设备上有效利用量子资源提供了新思路；将量子嵌入方法与量子计算结合模拟强关联材料电子结构，并拓展至分子对接问题，为药物发现提供了量子解决方案。
二、教育背景与职业履历
袁骁的学术履历横跨中国与欧美的顶尖量子研究机构，其导师谱系堪称量子信息领域的"全明星阵容"：
- 2008.9—2012.7：北京大学物理学院本科，理论物理专业，辅修计算机双学位。物理与计算机的交叉训练为其日后从事量子计算研究奠定了双重基础。
- 2012.9—2016.12：清华大学交叉信息研究院博士（物理专业），师从马雄峰教授（量子密码领域知名学者）。
- 2017.1—2017.7：中国科学技术大学助理研究员，师从潘建伟院士和陈宇翱教授，从事量子基础理论和实验验证研究。
- 2017.8—2020.9：英国牛津大学博士后，师从Simon Benjamin教授，研究量子计算、量子模拟与量子机器学习。
- 2019.10—2020.10：美国斯坦福大学博士后，师从Patrick Hayden教授（量子信息论权威），研究量子信息论与量子引力。
- 2020.11至今：加入北京大学前沿计算研究中心，任研究员/助理教授，创立量子模拟和量子信息实验室。
这段"北大—清华—中科大—牛津—斯坦福"的成长轨迹使袁骁同时接入了国内量子实验重镇（中科大潘建伟团队）与国际量子理论高地（牛津Benjamin组、斯坦福Hayden组）两个合作网络，这是他日后能够频繁产出理论与实验紧密结合的高水平成果的关键。
三、学生培养情况
袁骁于2020年11月入职北大后即开始独立招收博士生和博士后，建组五年多来已形成一支涵盖量子算法、量子机器学习、量子基础理论等方向的完整团队：
- 博雅博士后：如袁愿（Yuan Yao，巴黎综合理工学院计算机博士，研究方向为量子纠错码、量子光学与光量子线路自动设计），依托北京大学博雅博士后项目加入实验室。
- 博士研究生：从CFCS研究生名录可见，自2021年起每年均有以袁骁为导师（Mentor: Xiao Yuan）的博士生入学，如2023级博士生鲁旸宇（Yangyu Lu，研究方向为量子计算与量子信息）等，目前实验室在读博士生规模在CFCS各课题组中位居前列。
- 科研成果体现：大量代表性论文由学生在其指导下完成，例如博士后孙金照（Jinzhao Sun）等合作的PRL微扰量子模拟工作、研究生参与的量子态制备最优线路深度（PRL 2022）与自适应乘积公式哈密顿模拟（PRL 2023）工作，以及"不完美测量条件下可靠的量子导引检测"（PRL，随机测量协议）等。
- 竞赛育人：2025年，其指导的学生团队在中国青年科技创新"揭榜挂帅"擂台赛中获得特等奖，体现了课题组在拔尖创新人才培养方面的突出成效。
作为博士生导师，袁骁的培养模式延续了自己"理论—应用—实验"贯通的研究风格，鼓励学生与实验团队合作，在真实量子硬件上验证算法。
四、学术合作网络
4.1 北京大学内部合作
袁骁所在的北大前沿计算研究中心为其提供了良好的交叉学科环境：
- 李彤阳（Tongyang Li）助理教授：同为CFCS教师，研究方向为量子算法，两人是北大校内最直接的量子计算同行合作者，合作产出包括PRL"量子态制备最优线路深度"论文（XM Zhang, T Li, X Yuan, PRL 129, 230504）等重要成果。两人构成北大量子计算理论研究的"双子星"。
- CFCS其他教师：中心汇聚了计算机理论、机器学习、系统等方向的众多学者（如邓小铁、胡振江、刘天任等），袁骁的量子机器学习方向与中心的AI研究氛围形成天然互补，量子计算也被纳入中心的核心研究方向之一。
- 此外，袁骁隶属北京大学计算机学院，与物理学院等院系在量子科学研究上存在潜在的跨院系合作空间。
4.2 跨机构合作（重点：中国科学技术大学）
袁骁与中科大潘建伟团队的合作是其学术网络中最具分量的一条主线，也是"北大理论+中科大实验"强强联合的典范：
- 潘建伟院士：袁骁2017年在中科大担任助理研究员期间即在潘建伟、陈宇翱指导下工作，奠定了长期合作基础。2023年7月，潘建伟、朱晓波、彭承志团队与袁骁合作，在"祖冲之二号"超导量子计算原型机上实现了51个超导量子比特簇态的制备与验证，将所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录由24个大幅提升至51个，成果发表于《Nature》。该工作首次演示了基于测量的变分量子算法，袁骁团队贡献了变分量子本征求解器等核心算法方案。
- 陆朝阳教授：合作发表PRL论文"Schrödinger-Heisenberg Variational Quantum Algorithms"（ZX Shang, MC Chen, X Yuan, CY Lu, JW Pan, PRL 131, 060406），将薛定谔绘景与海森堡绘景统一到变分量子算法框架中。
- 张明明（中科大）：Nature 51比特纠缠态论文的重要合作者，是理论与实验团队之间的关键纽带人物。
- 陈宇翱教授：袁骁在中科大期间的联合导师，量子基础理论与实验验证方向的早期引路人。
- 最新进展（2026）：中科大潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明团队再次与北大袁骁团队合作，基于105比特"祖冲之3.1"超导量子处理器，在《Nature Physics》发表大规模簇态制备与验证工作——实现了最高95比特一维簇态和72比特二维簇态的制备与验证，并完成对称性保护拓扑相探测和基于测量的量子计算实验。袁骁课题组在其官网对该论文进行了专题解读。
除中科大外，袁骁与清华交叉信息研究院（博士母校）、香港地区高校（其主持基金委香港合作研究项目）等也保持学术联系。
4.3 国际合作网络
袁骁的国际化合作网络主要围绕其博士后训练机构展开：
- 牛津大学 Benjamin 组：Simon Benjamin是袁骁博士后阶段的导师，双方合作持续产出高水平成果，包括PRL"变分量子模拟一般过程"（S Endo, Y Li, S Benjamin, X Yuan, PRL 125, 010501）以及发表于《Reviews of Modern Physics》的权威综述"Quantum computational chemistry"（McArdle, Endo, Aspuru-Guzik, Benjamin, Yuan, RMP 92, 015003），该综述是量子计算化学领域引用最高的文献之一。
- 斯坦福大学 Hayden 组：Patrick Hayden（量子信息论、量子引力的Shannon理论专家）指导了袁骁在斯坦福的博士后研究，合作方向延伸至量子信息论，两人与Vlatko Vedral等合作发表了微扰量子模拟的PRL论文（J Sun, S Endo, H Lin, P Hayden, V Vedral, X Yuan）。
- Suguru Endo：量子计算化学与变分量子算法领域的重要长期合作者，参与了RMP综述和多项PRL工作。
- 其他国际学者：包括Alan Aspuru-Guzik（量子化学计算先驱，RMP综述合作者）、Man-Hong Yung（PRL自适应乘积公式合作者）以及量子资源理论方向的Vlatko Vedral等。
这一横跨英美中的合作网络使袁骁能够在量子算法理论、量子化学应用与超导实验实现三个层面同步推进研究。
五、业界合作关系深度分析
5.1 超导量子计算平台合作（理论—硬件协同）
袁骁与中科大超导量子计算团队围绕"祖冲之"系列处理器的合作，是国内"算法理论团队+硬件原型机团队"深度耦合的标杆案例：
- 51比特真纠缠态（Nature 2023）：基于"祖冲之二号"平台，双方将并行多比特量子门保真度提升至99.05%、读取精度提升至95.09%，结合大规模量子态保真度验证判定方案，实现51比特一维簇态制备（保真度0.637±0.030，超过纠缠判定阈值13个标准差），并首次演示基于测量的变分量子算法。
- 105比特簇态与拓扑相模拟（Nature Physics 2026）：基于升级后的"祖冲之3.1"处理器（读出保真度中位数99.35%、受控Z门保真度99.50%），通过"动态关耦"等硬件优化技术实现95比特一维簇态、72比特二维簇态，并在同一平台上完成对称性保护拓扑相探测和基于测量的量子计算演示。
- 在超导平台上，袁骁团队还通过硬件优化和错误缓解技术将大规模量子化学模拟的计算精度提升了约两个数量级。
这类合作直接服务于中国超导量子计算从"量子优越性演示"迈向"实用化量子算法"的产业级目标，对国内量子计算产业链（量子处理器研制、量子软件与算法服务）具有直接的技术溢出价值。
5.2 量子模拟的产业应用
袁骁的研究在化学与材料科学中具有明确的产业应用前景：
- 量子计算化学：其RMP综述系统梳理了变分量子本征求解器等算法在分子体系上的应用路线图；PRL变分量子模拟、微扰量子模拟等工作为NISQ（含噪声中等规模量子）时代的化学模拟提供了实用算法工具箱。
- 材料科学：将量子嵌入方法与量子计算结合，从头模拟强关联材料电子结构（npj Computational Materials），有望应用于新能源材料、催化剂设计等产业场景。
- 药物发现：将量子计算方法拓展至分子对接问题，为制药行业提供了量子解决方案。
- 专利布局：14项专利显示其团队注重理论成果的工程化转化，涉及量子算法与量子设备应用等方向。
六、重要奖项与学术兼职
- 2025年：入选《麻省理工科技评论》"35岁以下科技创新35人"（TR35）亚太区榜单，入选理由为"开发并验证了一系列实用量子算法，推动量子计算在化学、材料等领域的应用"；开始担任《Physical Review Letters》副主编，负责量子信息方向；指导学生团队获2025年度中国青年科技创新"揭榜挂帅"擂台赛特等奖。
- 2022年：获评美国物理学会（APS）《物理学评论》系列期刊优秀审稿人，为当年中国6位获此荣誉的学者之一。
- 2021年：入选海外高层次人才青年计划。
- 科研资助：主持国家自然科学基金重点项目、面上项目及香港合作研究项目等。
- 学术服务：除PRL副主编外，还担任量子科学领域多个期刊的编辑/编委工作，并活跃于学术会议组织（如曾在CFCS Distinguished Lectures中主持Gilles Brassard等量子信息领域奠基人的报告）。
七、Connection圈层总结
综合以上信息，袁骁的学术关系网络可以划分为四个圈层：
核心圈层（实验室与北大内部）：量子模拟和量子信息实验室的博士生与博雅博士后团队；CFCS同事李彤阳（量子算法）构成校内最紧密的学术同盟，两人与实验室成员共同构成北大量子计算理论研究的中坚力量。
第二圈层（国内跨机构）：以中科大潘建伟团队为核心——包括潘建伟院士、陆朝阳教授、陈宇翱教授、朱晓波教授、彭承志教授及张明明等——形成的"理论+实验"深度协作网络，产出了Nature 51比特纠缠态、Nature Physics 105比特簇态等世界级成果；此外还有清华马雄峰组（博士母校，量子密码方向）的学术纽带。
第三圈层（国际网络）：牛津大学Benjamin组、斯坦福大学Hayden组两大博士后母校网络，以及Suguru Endo、Alan Aspuru-Guzik、Man-Hong Yung、Vlatko Vedral等国际同行，支撑其在量子计算化学、量子信息论和量子资源理论方向的持续国际合作。
第四圈层（学术影响力圈层）：作为PRL副主编、TR35亚太区入选者，袁骁已从"合作网络中的节点"成长为"网络的组织者与把关人"，其编辑身份和奖项影响力将进一步吸引青年人才与国内外合作者向其汇聚。
总体而言，袁骁是"理论算法学者成功嵌入顶级实验体系"的典型代表：以北大为理论根据地，以中科大超导平台为实验出口，以牛津、斯坦福为国际网络支点，在量子计算从演示走向实用的关键窗口期，占据了理论与实验、学术与产业交汇的枢纽位置。对于希望在量子算法、量子模拟或量子机器学习方向开展合作或深造的学者与学生而言，其网络兼具学术高度与产业落地通道，是极具价值的Connection节点。