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崔琦讲座第十九讲
 
题目: 物理的新革命——量子信息: 物质和相互作用的起源
时间: 2019年07月23日 10:00
地点: 中科院物理研究所M楼234报告厅
报告人: 文小刚 教授

Massachusetts Institute of Technology, USA

报告人简介:

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。 

报告摘要:

历史上物理经历了几次大革命。作为其重大性的标志,这些革命同时也改变了我们的世界观。牛顿力学代表了第一次物理革命,其提出了一个世界观,认为世界中的一切都是由粒子组成的。只要我们了解了粒子的运动规律,就了解了万物的运动规律。第二次物理革命是电磁革命。其中麦克斯韦发现物质还有一种非粒子的形态–电磁波(也就是光),其被称之为波形态。第三次物理革命是相对论革命。爱因斯坦发现了第二种波形态物质–引力波。这时的世界观是万物是由粒子形态和波形态的物质构成的。波形态的物质导致出粒子形态物质之间的相互作用。可是到了第四次物理革命–量子革命,我们发现物质既不是粒子,也不是波,但又是粒子又是波。量子革命把粒子形态和波形态的物质统一了。这一量子的“波粒”形态,形成了我们对物质的量子世界观。

过去20年对拓扑序的研究,使我们对物质的量子世界观有了进一步的升华。因为我们发现所有的基本粒子都可以起源于一个有纠缠的(有拓扑序的)量子比特海,而这一量子比特海就是我们的真空。只要量子比特海有适当的拓扑序,那么量子比特的集体运动不但能给出满足麦克斯韦方程的电磁波,也能给出满足狄拉克方程的电子波,夸克波等其它基本粒子。这就是基本粒子的弦网理论。这一图像代表了一个新的世界观:万物(包括基本粒子,基本相互作用等)起源于量子信息(量子比特)。大家熟知的大统一理论统一了三种相互作用。但弦网理论代表了一个更大的统一,它不仅统一了三种相互作用,也把代表物质的费米子和代表相互作用的玻色子统一起来了。在这一理论中,由于有拓扑序的量子比特海对应于空间,所以量子纠缠不但是物质的本源,也是空间的本源。

联系人:王玉鹏研究员(82649345)

    罗会仟副研究员(82649816)


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