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中国科学院物理研究所

中国科学院物理研究所

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MassachusettsInstituteofTechnology,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(topologicalstate)、对称保护物态(symmetryprotectedstate)、长程量子纠缠(longrangeentanglement)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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