“崔琦讲座”第十九讲

 

报告题目：物理的新革命——量子信息: 物质和相互作用的起源

报 告 人：文小刚

           Massachusetts Institute of Technology, USA

报告时间：2019年7月23日（星期二）上午10:00

报告地点：中科院物理研究所M楼234报告厅

 

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）