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      崔琦講座第十九講
       
      題目: 物理的新革命——量子信息: 物質和相互作用的起源
      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: 文小剛 教授

      Massachusetts Institute of Technology, USA

      報告人簡介:

      文小剛,凝聚態理論物理學家,現任美國麻省理工學院(MIT)終身教授、格林講席教授、美國科學院院士。1982 年他本科畢業于中國科學技術大學低溫物理專業,赴普林斯頓大學讀研。文小剛在博士期間研究高能物理超弦理論,師從愛德華·威滕(E·Witten)。在博士后期間,文小剛轉行到凝聚態物理領域,研究高度糾纏的量子物態。他獨立開創并發展了量子物態的拓撲序/量子序理論。這一系列工作開辟了拓撲物態(topological state)、對稱保護物態(symmetry protected state)、長程量子糾纏(long range entanglement) 等物理新領域,發現了一系列新型量子物態,其可實現超越玻色費米統計的非阿貝爾統計。這使拓撲物態成為拓撲量子計算的媒介。他把凝聚態物理語言由狹義物態推廣到宇宙普適,開發了基本粒子的弦網理論。他提出了“量子信息就是物質”這一新的世界觀,用量子比特統一了所有基本粒子(引力子除外)。揭示了費米統計,規范相互作用,其基于量子比特的起源。不僅統一了三種基本相互作用,也把相互作用和物質統一起來。 

      報告摘要:

      歷史上物理經歷了幾次大革命。作為其重大性的標志,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,認為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),其被稱之為波形態。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。因為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,那么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,夸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:王玉鵬研究員(82649345)

          羅會仟副研究員(82649816)


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