标题:关联量子物质和量子信息 名字:Laurent 姓:Sanchez-Palencia 实验室:CPHT 电子邮件:lsp@cpht.polytechnique.fr 网页:https://www.cpht.polytechnique.fr/cpht/uquantmat/ 研究领域:量子科学与技术(初级)、凝聚态物理学 方法:量子场论、量子信息方法、量子蒙特卡罗、张量网络方法 博士课程主题:该小组对关联量子物质的动力学进行理论研究,涉及超冷原子、量子光学和量子模拟。我们的工作旨在表征物质的新量子相和量子相变,了解量子传输以及关联量子物质中的非平衡动力学。我们还对量子信息论在凝聚态中的应用感兴趣。为此,我们开发了分析和数值方法。博士课程研究员将参与正在进行的项目之一,该项目要么是奇异量子材料的表征和量子模拟,要么是将量子信息方法应用于关联量子模型。下图说明了具有长程相互作用的关联量子系统中的信息传播。有关更多信息,请查看我们的研究网页 https://www.cpht.polytechnique.fr/cpht/uquantmat/ !
今年,我们非常高兴地迎来了六位新教师加入我们的系,这样我们的系里就共有 56 名教师,距离 60 名教师的目标又近了一步。这六位新教师代表了一系列的专业知识以及理论与实验的平衡。校友 Dan Hooper,2003 届博士生将以 WIPAC 主任和物理学教授的身份重返校园。两位凝聚态实验学家 Britton Plourde 教授和 Tiancheng Song 教授将加强我们在该领域已经很强大的项目,两位新的凝聚态理论学家 Elio König 教授和 Ben Woods 教授将助推这一发展。最后,天体物理学教授 Melinda Soares-Furtado 将加入我们,担任天文学系和物理学系的联合教师。我们正在进行两项积极的搜索,一项是在 AMO,另一项是在机器学习/人工智能,这是校园一项更广泛的计划的一部分,称为 RISE(研究、创新和学术卓越)。威斯康星大学麦迪逊分校现在确实是开展物理研究的蓬勃发展之地!
摘要:本社论简要总结了特刊“基于凝聚态原理的信息和统计测量:从经典到量子”中收集的十 (10) 篇论文的努力。特刊征集的论文涉及凝聚态系统或其跨学科类似物,这些系统可以基于熵概念推断出明确定义的经典统计与量子信息测量。特刊主要基于 2019 年 10 月在波兰比得哥什科技大学 (UTP) 举行的国际研讨会上提出的目标(参见 http://zmpf.imif.utp.edu.pl/rci-jcs/rci-jcs-4/),重点介绍了 Gerard Czajkowski 教授 (PGC) 的成就。 PGC 在波兰协同学之父 Roman S. Ingarden (Toruń) 的指导下开始了他的扩散反应 (开放) 系统的研究,并提出了原创的自组织热力学方法。PGC 的积极合作主要与德国物理学家 (Friedrich Schloegl,亚琛;Werner Ebeling,柏林) 合作。然后,值得强调的是 Czajkowski 研究的发展,从统计热力学转向固态理论,以非线性固态光学 (Franco Bassani,比萨) 为研究方向,最近以大型准粒子 (称为里德堡激子) 及其与光的相干相互作用达到顶峰。
在 MAIUS 探空火箭任务中 [ 1 ] 成功产生和研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚态,以及在国际空间站 (ISS) 上持续运行的冷原子实验室 (CAL) 用户设施 [ 2 ] 表明,可以在自由落体实验装置中进行超冷原子物理研究。这些实验利用了真空室内自由演化的超冷原子与真空室本身之间不存在差异重力加速度的情况。也就是说,在没有任何故意施加的力的情况下,量子气体仍然惯性地限制在实验装置的观测体积内。在这些装置内进行的实验充分利用了微重力的特性,例如,可以长时间观测自由膨胀的玻色-爱因斯坦凝聚态气体,通过原子光学操控将这些气体的膨胀能量最小化到皮开尔文能量范围 [ 3 , 4 ]。其他实验则利用微重力为超冷原子施加新的捕获几何形状,即通过射频修整磁捕获势产生的球壳(气泡)势,否则这些原子会因重力下垂而严重扭曲 [ 5 ]。已经设想了一个针对微重力下超冷原子和分子气体的综合研究议程,这一愿景正在指导 CAL 及其潜在升级的开发,以及 NASA 和德国航天局 (DLR) 的玻色-爱因斯坦凝聚态和冷原子实验室 (BECCAL) 联合任务的开发 [ 6 ]。如其他地方所讨论的 [7],自由落体超冷原子实验装置中的无背景电位环境开辟了几个引人注目的研究方向。这些方向包括开发具有增强询问时间的原子干涉仪并利用惯性将物质波限制在物理对象附近的能力;研究相干原子光学,利用长时间追踪近单色物质波演化的能力;研究新型捕获几何中的标量玻色-爱因斯坦凝聚体;研究大型三维体积和均匀条件下的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体和其他量子气体混合物;研究大范围内强相互作用的原子和分子量子气体
基本相互作用的理论物理学侧重于研究相对论场论,例如构成粒子物理学标准模型的理论、广义相对论和弦理论,这些理论对许多基本粒子和引力/宇宙学现象提供了惊人的精确预测。此外,它们最近还产生了解决强耦合系统物理问题的新方法,开辟了新的、非常有前途的研究途径;在凝聚态领域,它们在表征新材料方面发挥了重要作用。
联合演讲(虚拟访问,2020 年 11 月) 科罗拉多大学,物理学研讨会(博尔德,2020 年 2 月) 伯克利大学,物理系(2018 年 10 月) 斯坦福大学,应用物理系(2018 年 10 月) 日内瓦大学,应用物理系(2018 年 10 月) 中国科学院物理研究所(2018 年 5 月) 清华大学,高等研究院,(2018 年 5 月,5 次讲座) 耶鲁大学,物理学研讨会(2018 年 3 月) 汉堡大学,物理系研讨会(2018 年 1 月) Kastler Brossel 实验室(巴黎高等师范学院 / UPMC / 法国学院,2017 年 3 月) 香港科技大学(2017 年 2 月) 法国光学研究所,原子光学集团(巴黎综合理工学院,法国,2016 年 10 月) 圭尔夫大学,物理学研讨会(2016 年 9 月) 阿姆斯特丹大学(2016 年 6 月) 康奈尔大学,LASSP 和 A&EP 研讨会(伊萨卡,2016 年 4 月) 阿尔伯塔大学,物理学研讨会(埃德蒙顿,2016 年 2 月) 卡尔加里大学,物理学研讨会(2016 年 1 月) 滑铁卢大学,物理学研讨会(2015 年 3 月) 莱斯大学,AMO 研讨会(休斯顿,2015 年 2 月) 香港中文大学,物理学研讨会(2015 年 1 月) 汉堡大学,AMO 小组研讨会(2014 年 10 月) 斯图加特大学,第五物理研究所研讨会(2014 年 10 月) 皇后大学凝聚态研讨会(金斯敦,2014 年 4 月) 卡斯特勒布罗塞尔实验室,ENS(巴黎,2013 年 7 月) 光学研究所(法国巴黎综合理工学院,2013 年 7 月) 特伦特大学,物理与化学研讨会(彼得伯勒,2013 年 2 月) 西蒙弗雷泽大学,物理学研讨会(本拿比,2012 年 1 月) 维多利亚大学,物理学研讨会(维多利亚,2012 年 1 月) 耶鲁大学物理系(纽黑文,2011 年 2 月) 多伦多大学,物理学研讨会(多伦多,2010 年 3 月) 波士顿大学,凝聚态理论研讨会(波士顿,2009 年 2 月) 不列颠哥伦比亚大学,物理学研讨会(温哥华,2008 年 11 月) 莱斯大学,凯克研讨会(休斯顿,2008 年 10 月) 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校,凝聚态物理研讨会(2008 年 4 月) 麦吉尔大学,凝聚态物理研讨会(蒙特利尔,2007 年 3 月) 皇后大学,物理系研讨会(金斯敦,2007 年 3 月) 舍布鲁克大学,物理系研讨会(舍布鲁克,2007 年 2 月) 德克萨斯大学复杂量子系统研讨会(德克萨斯州奥斯汀,2006 年 10 月)
物理科学与工程 PE1 数学 所有数学领域,包括纯数学和应用数学,以及计算机科学的数学基础、数学物理和统计学 PE1_1 逻辑与基础 PE1_2 代数 PE1_3 数论 PE1_4 代数和复几何 PE1_5 李群、李代数 PE1_6 几何与全局分析 PE1_7 拓扑 PE1_8 分析 PE1_9 算子代数和泛函分析 PE1_10 ODE 和动力系统 PE1_11 偏微分方程的理论方面 PE1_12 数学物理 PE1_13 概率 PE1_14 数理统计 PE1_15 通用统计方法和建模 PE1_16 离散数学和组合数学 PE1_17 计算机科学的数学方面 PE1_18 数值分析 PE1_19 科学计算和数据处理 PE1_20 控制理论、最优化和运筹学 PE1_21 数学在科学中的应用PE1_22 数学在工业和社会中的应用 PE2 物质的基本构成 粒子、核、等离子体、原子、分子、气体和光学物理学 PE2_1 基本相互作用的理论 PE2_2 基本相互作用的现象学 PE2_3 使用加速器的实验粒子物理学 PE2_4 不使用加速器的实验粒子物理学 PE2_5 引力相互作用的经典和量子物理学 PE2_6 核、强子和重离子物理学 PE2_7 核和粒子天体物理学 PE2_8 气体和等离子体物理学 PE2_9 电磁学 PE2_10 原子、分子物理学 PE2_11 超冷原子和分子 PE2_12 光学、非线性光学和纳米光学 PE2_13 量子光学和量子信息 PE2_14 激光、超短激光和激光物理学 PE2_15 热力学 PE2_16 非线性物理学 PE2_17 计量学和测量学PE2_18 平衡和非平衡统计力学:稳态和动力学 PE3 凝聚态物理 结构、电子特性、流体、纳米科学、生物物理学 PE3_1 固体结构、材料生长和特性 PE3_2 凝聚态的机械和声学特性、晶格动力学 PE3_3 凝聚态的传输特性 PE3_4 材料的电子特性、表面、界面、纳米结构 PE3_5 半导体和绝缘体的物理特性 PE3_6 宏观量子现象,如超导性、超流体、量子霍尔效应 PE3_7 自旋电子学
量子场论 (QFT) 是用于描述许多体量子系统的通用框架。尽管它已经存在了 70 年,并使我们能够预测高能物理、凝聚态物理和宇宙学等不同领域的许多结果,但我们今天仍在学习许多有关 QFT 的新知识。我目前的研究重点是从弦理论中提取有关 QFT 的有趣经验。我们今天所理解的弦理论为 QFT 提供了一个新的框架,使我们能够超越拉格朗日和微扰理论的传统方法定义和研究 QFT。
