丁冬生，男，1987年2月出生于安徽，博士。中国科学技术大学教授、博士生导师。2010年7月于安徽师范大学获学士学位；2015年博士毕业于中国科学技术大学；2015年-2018年中国科学技术大学副研究员；2018年聘为中国科学技术大学教授。2017年获得国家基金委优青，同年，获得科技部重点研发计划的青年项目资助。

2006年9月-2010年7月，安徽师范大学 物理学 本科

2010年9月-2015年7月， 中国科学技术大学 光学 硕博

2014年9月-2015年7月，中国科学技术大学 助理研究员

2015年8月-2018年3月，中国科学技术大学 副研究员

2018年4月，中国科学技术大学 教授

1、基于冷原子系综的量子存储和量子通信

远距离量子通信的实现和量子网络的构成必须借助于量子中继器，而量子存储单元是构成量子中继器的核心，实现光子携带信息在存储单元中的存储与释放是实现中继功能的关键。因而能否实现实用化的量子存储器是构建基于中继器的远距离量子通信系统和量子网络的关键,而且是量子信息领域中一个急待解决的问题。

2、基于里德堡原子的量子计算与量子模拟

量子计算机是一类遵循量子力学规律，进行数学运算、处理信息的物理装置。在实验室构建一个模型，用以解决一个别人都知道但是难以解决的问题，可以实现量子模拟。可以用来做量子计算的物理系统主要有：超导、半导体、离子阱、里德堡原子、中性原子、线性光学等等。目前，扩展到较多物理比特已经成为当下量子计算的难点，系统自身的问题给科学研究增加了很大的阻碍，比如多比特扩展、单比特寻址和操控带来更多的困难，因此将会额外增加量子计算的成本与难度。

3、基于里德堡原子的量子传感

射频传感技术在数据通信、遥感探测等方面有着重要的应用前景，因此受到国际学术界、产业界和各国政府极大的重视和关注，美、欧等都将量子传感技术作为一个重要的研究领域。此外，包括国内外的多家大型商业公司已开始在量子信息领域投入巨资，用于量子领域等技术的研究和相关技术产业化的推进。原子无线传感利用里德堡原子大电偶极矩对外场的响应实现对射频场的精密测量，它具有超越传统无线传感的优势。

4、基于图像的非线性频率转换和调控

用于探测红外波段的红外敏感探测器价格昂贵，探测效率低。而红外探测又在生物探测，夜视，化学成像等领域都具有很大的应用。围绕解决红外图像探测器精度差、效率低的缺点，以及量子通信系统中存储波长的光子很难实现远距离传输等问题，利用原子的四波混频效应可以实现单模光场和具有特殊空间结构的图像的频率变换，即可实现红外波段的图像转换到可见波段。

1、代表论文：

[1] Dong-Sheng Ding, Zhi-Yuan Zhou, Bao-Sen Shi & Guang-Can Guo. “Single-photon-level quantum image memory based on cold atomic ensembles”. Nat. Commun. 4. 2527 2013.

[2] Dong-Sheng Ding, Wei Zhang, Zhi-Yuan Zhou, Shuai Shi, Xi-Shi Wang,Yun-Kun Jiang, Bao-Sen Shi. and Guang-Can Guo. “Quantum Storage of Orbital Angular Momentum Entanglement in an Atomic Ensemble”. Physical Review Letters. 114, 050502 2015.

[3] Dong-Sheng Ding, Wei Zhang, Zhi-Yuan Zhou, Shuai Shi, Bao-Sen Shi, Guang-Can Guo. “Raman Quantum Memory of Photonic Polarized Entanglement.” Nature Photonics. 9, 332–338 2015.

[4] Dong-Sheng Ding, Wei Zhang, Shuai Shi, Zhi-Yuan Zhou, Yan Li, Bao-Sen Shi, and Guang-Can Guo, High-dimensional entanglement between distant atomic-ensemble memories, Light science & applications 5, e16157 2016.

[5] WeiZhang, Dong-Sheng Ding,Shuai Shi, Zhi-Yuan Zhou, Bao-Sen Shi, Guang-Can Guo, Experimental Realizationof Memory-Memory Entanglement in Multiple Degrees of Freedom, Nat. Commun. 7. 13514 (2016).

[6] Dong-Sheng Ding, Hannes Busche, Bao-Sen Shi, Guang-Can Guo, and Charles S. Adams, Phase Diagram and Self-Organizing Dynamics in a Thermal Ensemble of Strongly-Interacting Rydberg Atoms. Physical Review X. 10, 021023 2020. Highlights in PRX.

[7] Ming-Xin Dong, Ke-Yu Xia, Wei-Hang Zhang,Yi-Chen Yu, Ying-Hao Ye, En-Ze Li, Lei Zeng, Dong-Sheng Ding*, Bao-Sen Shi, Guang-Can Guo, Franco Nori.All-optical reversible single-photon isolation at room temperature. Science Advance. 7 : eabe8924 (2021)

[8] Zong-Kai Liu, Li-Hua Zhang, Bang Liu, Zheng-YuanZhang, Guang-Can Guo, Dong-Sheng Ding & Bao-Sen Shi. Deep learning enhanced Rydberg multifrequency microwaverecognition. Nat Commun. 13, 1997(2022)

[9] Dong-Sheng Ding, Zong-Kai Liu,Bao-Sen Shi, Guang-Can Guo, Klaus Mølmer, and Charles S. Adams, Enhancedmetrology at the critical point of a many-body Rydberg atomic system. Nature Physics. 18, 1447–1452(2022)

[10] Ying-Hao Ye, Lei Zeng, Ming-Xin Dong, Wei-HangZhang, En-Ze Li, Da-Chuang Li, Guang-Can Guo, Dong-Sheng Ding, and Bao-Sen Shi. Long-lived memory for orbitalangular momentum quantum states. Phys.Rev. Lett. 129, 193601 (2022)

2、发表专著：

Ding D S. Broad Bandwidth and High Dimensional Quantum Memory Based on Atomic Ensembles[M]. Springer, 2018.

丁冬生课题组利用人工智能的方法，实现了基于里德堡原子多频率微波的精密探测，相关成果日前发表于国际学术期刊《自然·通讯》。

丁冬生课题组利用里德堡原子体系，聚焦量子模拟和量子精密测量科学研究，取得了重要进展。在此次研究中，团队基于室温铷原子体系，利用里德堡原子作为微波天线及调制解调器，通过电磁诱导透明效应成功检测了相位调制的多频率微波场，进而将接收到的调制信号通过深度学习神经网络进行分析，实现了多频微波信号的高保真解调，并进一步检验了实验方案针对微波噪声的高鲁棒性。

研究结果表明，基于深度学习的里德堡微波接收器可允许一次直接解码20路频分复用信号，不需要多个带通滤波器和其他复杂电路。该工作将原子传感与深度学习有机结合，提出并实现在不求解主方程的情况下有效探测多频率微波电场的方案，且在硬件上没有太高要求即可实现较高精度，为精密测量领域与神经网络交叉结合提供了重要参考，在通信、雷达探测等领域具有重要应用前景。