加州理工学院电气工程教授Alireza Marandi
（图电影来源:网络)
Alireza Marandi，光量子技术领域的前沿科学家，加州理工学院电气工程教授。
2006年，Marandi毕业于德黑兰大学，并于2008年在维多利亚大学获得硕士学位。Marandi在获得斯坦福大学博士学位后，他在斯坦福大学担任博士后学者和研究工程师。在此期间，他还前往日本国家信息研究所担任访问科学家和杜比实验室高级技术小组担任高级工程师。
2017年以来，Marandi进入加州理工大学开展教学科研。作为美国光学会（OSA）高级成员和IEEE(电气工程师学会)高级成员，Marandi获得美国国家科学基金会（NSF）职业奖、AFOSR YIP奖项(美国科研办公室奖)KNI-Wheatley奖学金。
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谈到与光学和量子物理的依恋，Marandi这意味着他受到了一部与激光相关的科幻电影的启发。它让我对知道激光是什么以及它与其他光源的区别感兴趣1。
在这种兴趣的驱使下，Marandi上小学的时候买了一本关于激光的教科书学习，所以遭受了周围奇怪的眼光。但是对于Marandi虽然他不能理解书中的任何内容，但它让年轻人想象激光和激光背后的物理世界。
进入高中后， Marandi第一次接触激光二极管，打开了新世界的大门：我试图建立最简单的光通信链路，这是我第一次正式完成光子实验。Marandi讲述， 随着对建造的热爱越来越强烈，他在整个高中生涯中制作了大量的电子产品。
然后，在德黑兰大学主修电气工程时，Marandi痴迷于人工智能算法，并致力于将人工智能引入电磁结构的设计、建设和测试。这也为它在人工智能和电磁领域奠定了坚实的基础。直到进入斯坦福大学攻读博士学位，Marandi利用光子结构来解决人工智能问题，确定自己的研究目标。
作为非线性光学领的代表性研究科学家，Marandi非线性光学的价值通常用一个贴近生活的例子来简要描述：呼吸分子分析。
当我们呼吸时，一些与血液成分密切相关的分子会流出，研究呼吸中的分子可以支持人类健康监测。但呼吸分子浓度低，难以捕捉，克服这个问题，激光光谱分析是一题，激光光谱分析是一种很好的方法：研究人员可以通过光谱仪工具观察光束通过物质吸收的频率，然后找到光谱对应的化合物，然后了解人类健康状况2。
Alireza Marandi(左)(图片来源:网络)
激光作为非线性光学诞生的象征之一，在切割、焊接、手术和光纤传输方面发挥着非常重要的作用。但激光也有一些限制——只能在有限的波长范围内产生光。这是无数研究人员在非线性光学领域探索研究的方向。突破这一障碍也是如此Marandi重点研究内容之一。
在斯坦福大学攻读博士学位时，Marandi师从激光技术领域最权威的泰斗之一、美国着名物理学家Robert Byer（罗伯特·拜尔)和该领域的许多优秀科学家一起，在非线性光学领域进行了大量的研究。
这段时光对Marandi对研究生涯有重要影响。在博士学习期间，他加入了Byer-Fejer小组，非线性光学领袖Steve Harris、Martin Fejer光量子领域的开创性领导者之一Yoshihisa Yamamoto教授进行了大量而深入的技术讨论。同时，Marandi还参加了美国高级激光干涉引力波天文台（LIGO）跟随项目LIGO工程地震隔离系统首席科学家、工作组组长Brian Lantz学习。著名的物理学家和光学科学家Konstantin Vodopyanov博士论文在指导下完成。
目前，Marandi教授的研究重点是非线性光子学的基本技术发展。通过探索超快光学、光学频率梳、量子光学、光学信息处理、中红外光子学和激光光谱学的前沿，带领实验室团队开发新型非线性光子器件和系统，从传感到非经典计算和信息处理，促进理论发展。
在量子技术领域，Marandi主要研究方向是基于简化光学参量冲击器使用光量子实现量子计算。从他的博士论文中，我们可以找到研究的初衷。
在Marandi的博士论文《Sub-harmonic generation of frequency combs for spectroscopy and quantum optics》(用于光谱学和量子光学频率梳的次谐波生成)，他介绍了一种新过从商业近红外源中产生次谐波来产生带宽中红外频率梳的新方法——构建简化光学参量振荡器（DOPO），实验结果表明，基于简化光学参量振荡器产生次谐波的方法具有设置简单、功率要求低、转换效率高等优点。
在实验研究中，基于这一发现，Marandi开始在光学参量振荡器和光量子技术领域做大量工作。
Peter McMahon(左)和访问研究员 Alireza Marandi(右)(图片来源:网络)
斯坦福大学是2011年斯坦福大学相关伊辛机学派的诞生地Yamamoto教授首次提出了相干伊辛机的概念，成为该学校的先驱。2013年，Marandi获得博士学位后，选择加入斯坦福Yamamoto跟随教授研究小组Yamamoto教授在该领域深入探索。
正是在这样的学术渊源下，Marandi参与并见证了相关伊辛机光学计算的逐渐成熟。
2013年，Marandi与王哲、文凯、Robert Byer其他人提出使用一种简单的光学参量振荡器（DOPO）使用非线性光学晶体构建相干伊辛机的网络。因此，量子神经网络相干伊辛机开始进入快速发展阶段3。
2014年，Marandi与Rober Byer、Yamamoto教授在实验中首次展示了光耦合的复用OPO【4】；2016年，Marandi与研究团队展示了新一代伊辛机，并展示了解决100个变量问题的能力，从而验证了伊辛机的可扩展性5；2018年，Marandi团队再次证明，通过延长反馈电路，降低光学棱镜反射率，可以产生更小、更低、更高效的光脉冲源，从而提高相关伊辛机的宽扩展性6。
2019年，Marandi负责加州理工学院和NTT Research光学参量振荡器开发了一种可扩展的结构 (OPO) 网络对多系统进行有效的量子模拟。同年，以对非线性光子学的贡献，特别是在OPO计算和光学伊辛机演示，以及中红外频率梳半谐波生成的开创性工作，Marandi激光物理与光子学学会获得了（IUPAP）青年科学家奖(应用)颁发。
近年来，为充分利用非线性光学谐振器，Marandi带领团队探索其基本物理原理认知。
2022年3月，Marandi团队在《Science》最新的研究成果在(科学)杂志上公布:高达3.25 μm在宽波长范围内调谐的片上双谐振OPO，这足以覆盖几个重要分子（NH3、CO2和CH4.吸收区。此外，该团队还通过实验证明了一种新的双谐振OPO设计方法可以避免三谐振配置和线性腔振荡器的诸多挑战7。该团队还将准相位匹配与纳米光子铌酸锂波导中的色散工程相结合，实现了强光参量的放大，为非线性光学、中红外光子学和量子光子学开辟了新的可能性8。
与此同时，Marandi该团队还高度可扩展、易于重置的光学谐振器网络，实验证明了一维和二维晶格具有稳定的拓扑边缘状态9。
Marandi 拓扑消散的概念将成为光量子系统的另一种资源。我们的新研究将为设计量子存储器、光子传感器和拓扑放大器提供一种新的方法。
作为青年量子前沿科学家，Marandi带领团队在光量子计算领域取得更多的研究成果。
【1】https://www.caltech.edu/about/news/illuminating-new-possibilities-interview-alireza-marandi-84048
【2】https://news.stanford.edu/2018/02/02/new-source-found-ultrashort-bursts-light/
【3】ZheWang, Kai Wei, et al.,"Acoherent Ising machne based on degenerate optical parametric oscillators," Phys. Rev. A 88 (2013)
【4】Network of time-multiplexed optical parametric oscillators as a coherent Ising machine
【5】Peter L. McMahon , et al., "A fully-programmable 100-spin coherent Ising machine with all-to-all connections," Science 20 Oct (2016)
【6】Takahiro Inagaki, et al., "A coherent Ising machine for 2000-node optimization problems," Science 04 Nov (2016)
【7】Luis Ledezma, et al., ”Widely-tunable optical parametric oscillator in lithium niobate nanophotonics”Science 03 Mar (2022)
【8】Luis Ledezma, et al., "Intense optical parametric amplification in dispersion engineered nanophotonic lithium niobate waveguides" Optica (2022 )
【9】Christian Leefmans, et al.,"Topological dissipation in a time-multiplexed photonic resonator network"Nature Physics (2022)
编译：王衍/李每
编辑：王衍