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崔琦講座第十九讲
 
題目: 物理的新革命——量子信息: 物质和相互作用的起源
時間: 2019年07月23日 10:00
地點: 中科院物理研究所M樓234報告廳
報告人: 文小刚 教授

Massachusetts Institute of Technology, USA

報告人簡介:

文小刚,凝聚态理论物理学家,现任美国麻省理工学院(MIT)终身教授、格林讲席教授、美国科学院院士。1982 年他本科毕业于中国科学技术大学低温物理专业,赴普林斯顿大学读研。文小刚在博士期间研究高能物理超弦理论,师从爱德华·威滕(E·Witten)。在博士后期间,文小刚转行到凝聚态物理领域,研究高度纠缠的量子物态。他独立开创并发展了量子物态的拓扑序/量子序理论。这一系列工作开辟了拓扑物态(topological state)、对称保护物态(symmetry protected state)、长程量子纠缠(long range entanglement) 等物理新领域,发现了一系列新型量子物态,其可实现超越玻色费米统计的非阿贝尔统计。这使拓扑物态成为拓扑量子计算的媒介。他把凝聚态物理语言由狭义物态推广到宇宙普适,开发了基本粒子的弦网理论。他提出了“量子信息就是物质”这一新的世界观,用量子比特统一了所有基本粒子(引力子除外)。揭示了费米统计,规范相互作用,其基于量子比特的起源。不仅统一了三种基本相互作用,也把相互作用和物质统一起来。 

報告摘要:

曆史上物理經曆了幾次大革命。作爲其重大性的標志,這些革命同時也改變了我們的世界觀。牛頓力學代表了第一次物理革命,其提出了一個世界觀,認爲世界中的一切都是由粒子組成的。只要我們了解了粒子的運動規律,就了解了萬物的運動規律。第二次物理革命是電磁革命。其中麥克斯韋發現物質還有一種非粒子的形態–電磁波(也就是光),其被稱之爲波形態。第三次物理革命是相對論革命。愛因斯坦發現了第二種波形態物質–引力波。這時的世界觀是萬物是由粒子形態和波形態的物質構成的。波形態的物質導致出粒子形態物質之間的相互作用。可是到了第四次物理革命–量子革命,我們發現物質既不是粒子,也不是波,但又是粒子又是波。量子革命把粒子形態和波形態的物質統一了。這一量子的“波粒”形態,形成了我們對物質的量子世界觀。

過去20年對拓撲序的研究,使我們對物質的量子世界觀有了進一步的升華。因爲我們發現所有的基本粒子都可以起源于一個有糾纏的(有拓撲序的)量子比特海,而這一量子比特海就是我們的真空。只要量子比特海有適當的拓撲序,那麽量子比特的集體運動不但能給出滿足麥克斯韋方程的電磁波,也能給出滿足狄拉克方程的電子波,誇克波等其它基本粒子。這就是基本粒子的弦網理論。這一圖像代表了一個新的世界觀:萬物(包括基本粒子,基本相互作用等)起源于量子信息(量子比特)。大家熟知的大統一理論統一了三種相互作用。但弦網理論代表了一個更大的統一,它不僅統一了三種相互作用,也把代表物質的費米子和代表相互作用的玻色子統一起來了。在這一理論中,由于有拓撲序的量子比特海對應于空間,所以量子糾纏不但是物質的本源,也是空間的本源。

聯系人:王玉鹏研究員(82649345)

    罗会仟副研究員(82649816)


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