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云端物理:物理学系线上海外学者系列讲座顺利举办

编辑: 时间:2020年07月30日 访问次数:4

        为推进以线上为主的国际合作交流新模式,拓展学生国际视野,了解学科前沿,浙江大学物理学系于2020720日至724日举办了云端物理线上海外学者系列讲座,邀请了九个研究方向在海外任职的学者分享最新的学术研究成果,进行线上交流。

他们分别是由(1)王大伟老师邀请的量子计算与量子信息方向的Girish Agarwal教授;(2)肖湧老师邀请的等离子体物理与核聚变方向的Zhihong Lin教授;(3)郑毅老师邀请的表面与低维物理方向的Jiong Lu老师;(4)刘钊老师邀请的理论凝聚态物理学方向的Sonika Johri研究员;(5)康熙老师邀请的天体物理方向的Carlos Frenk教授;(6)阮智超老师邀请的微纳光学与光物理方向的Zongfu Yu副教授;(7)王凯老师邀请的高能物理与核物理方向的Zhen Liu老师;(8)李敬源老师邀请的生物物理与统计物理方向的Shi-Jie Chen教授;(9)许祝安老师邀请的强关联和超导物理方向的Pengcheng Dai教授。

 

       一、量子计算与量子信息

首先是英国皇家科学院院士、德州农工Girish Agarwal教授做了一场关于量子干涉造成光子阻塞的报告。报告由王大伟老师主持,共170余人参加。

报告中,Girish Agarwal教授介绍了在腔量子电动力学中发现光子阻塞是Jaynes-Cummings模型非谐性的结果。在里德伯原子中发现了一种类似的称为偶极阻塞的效应,即双激发态中的范德华相互作用阻止了双光子跃迁。偶极阻塞效应可用于制备纠缠态。这两种重要效应都是使双光子跃迁脱离共振的结果。而在共振双光子跃迁的情况下,可以利用不同跃迁路径之间的干扰来实现光子阻塞。Girish Agarwal教授举例说明了在一个或两个原子的腔QED中量子干涉所引起的光子阻塞和反阻塞。报告结束后,胡耀东等同学就QED系统的非线性过程与Girish Agarwal教授进行了讨论。


       二、等离子体物理与核聚变

第二场报告是加州大学欧文分校的Zhihong Lin教授带来的,其主题是关于大规模数值模拟在磁约束核聚变能源中的前沿研究。报告由肖湧老师主持,共200余人参加。

报告中,Zhihong Lin教授首先介绍了可控核聚变能源的重要意义及其科学上面临的巨大挑战,并向我们展示了磁约束聚变装置托卡马克的基本结构及约束原理。Zhihong Lin教授接着介绍了基于超级计算机的大规模数值模拟对可控核聚变物理研究的重要意义以及磁约束核聚变领域的旗舰模拟程序GTCGyrokinetic Toroidal code),并结合GTC程序的物理研究讨论了湍流输运、高能量粒子阿尔芬波物理、托卡马克整机器模拟等前沿研究内容,同时展望了人工智能技术对聚变等离子体物理研究以及聚变能源开发可能产生的巨大影响。张翔宇同学等听众提出了如何通过实验前的模拟保证ITER的安全运行以及接下来ITER中的燃烧等离子体可能面临的新物理问题的展望,Zhihong Lin教授一一作了耐心而详尽的回答。


三、表面与低维物理

第三场报告是新加坡国立大学的Jiong Lu老师带来的,题为“Probing exciton and magnetism in 2D materials via vdW technology”。报告由郑毅老师主持,近200人参加。

报告中,Jiong Lu老师先以扫描隧道显微镜STM和范德瓦尔斯异质结构的基本概述展开,展示了应用范德瓦尔斯技术与STM结合,可以拓展更广的应用范围,进而实现对远程精确控制单层二维半导体材料中的能带和激子,最后分享了应用范德瓦尔斯技术如何探测二维材料中原子尺度上的磁特性。

报告结束后,Jiong Lu老师亲切地与在场学生做了探讨交流,学生们围绕讲座中不明白的地方进行了积极的提问,Jiong Lu老师认为学生的提问很有水平,并一一进行了回答,气氛活跃。


       四、理论凝聚态物理学

第四场是由IonQ公司高级研究员Sonika Johri带来的题为“Studying quantum many-body physics on near-term quantum computers”的精彩报告。讲座由刘钊老师主持,共近150人参加。

Sonika Johri首先介绍了什么是量子计算,她指出尽管理想的大规模容错量子计算机在遥远的将来才能实现,但拥有中等规模量子比特数和有限稳定运算时间的含噪声中型量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ)计算平台则完全有望在近期变为现实。Sonika Johri紧接着介绍了各种近期可实现的、可以通过云访问的NISQ计算平台,并向同学们解释了NISQ计算机独特的编程模式和架构。在报告的最后,Sonika Johri展示了NISQ计算机在模拟量子多体系统方面广阔的应用前景。


        五、天体物理

第五场报告是由英国杜伦大学教授、计算宇宙学研究所创始人、英国皇家科学院院士Carlos Frenk带来的,题为“A definitive test of the cold dark matter model”。讲座由康熙老师主持,共160余人参与。

讲座中,Carlos Frenk教授主要对宇宙学冷暗物质标准模型做了一个全面的回顾和总结,并对将来限制暗物质性质的研究提出建议。讲座中,Carlos Frenk教授先是对宇宙演化的模型进行了简要的介绍,然后针对冷暗物质模型遇到的“missing satellites”, “too-big-to-fail”, “plane of satellites”,  “core-cusp”四个关键问题进行了阐述。讲座结束后,康熙教授和单哲旭、杨琰斌、吴毅同学与Carlos Frenk教授对冷暗物质模型和暗物质粒子的探测进行了交流讨论。


       六、微纳光学与光物理

第六场报告是威斯康星大学麦迪逊分校Zongfu Yu副教授带来的,题为“Nanophotonics for visual perception of future machines ”。报告由阮智超老师主持,共160余人参与。

报告主要围绕基于纳米光学的方法,面向机器视觉,开发新型的、多模态的光电探测器。传统的视觉系统大多基于由光敏像素阵列组成的成像传感器,每个传感器测量照射在其上的光的强度。这样的像素不能直接获取光的其他重要的多模态信息。报告中,Yu老师展示了基于新型光子晶体结构的多模态检测器,可以同时探测入射角、波长和相位等信息。通常多模态信息可以使用光学如透镜、棱镜和光栅来测量,但这些组件很难集成在一起,同时会降低空间分辨率和探测速度。而通过纳米光学制成的新型光电探测芯片,可以实现多模态信息的算法,从而完成超常的机器视觉任务。另外,Yu老师列举了通过纳米光学实现人工智能的例子——设计了基于非线性光学材料的智能玻璃,能突破目前电子计算机速度的瓶颈,实现光速的模式识别。

讲座结束后朱腾峰、张佳豪等同学就二维成像输入、相干光照明、提高图像信噪比等问题与Zongfu Yu老师进行了探讨。

 

       七、高能物理与核物理

      第七场是由马里兰大学/明尼苏达大学的Zhen Liu老师给物理学系带来的一次云端知识讲座,以“Seeking Hidden Sector Physics at Multiple Frontiers”为主题。讲座由杨李林老师主持,共160余人参加。

讲座以过去几十年中人们对暗物质的探索开始,Zhen Liu老师简单介绍了暗物质物理学的发展,并指出暗物质很可能并不是由单一种类粒子构成,而是存在一个Hidden SectorZhen Liu老师进一步阐述了从宇宙学前沿、高能量前沿、高亮度前沿和小规模实验前沿等多个角度来寻找这些隐藏粒子的进展和未来方向。讲座后半段,Zhen Liu老师拔高视角,向同学们介绍了国际上大型对撞机的合作与竞争,揭示了基础物理未来的发展方向。

讲座后,Zhen Liu老师对大家提出的问题一一进行了解答,并向同学们介绍了自己工作的实验室和中国CEPC计划,鼓励学生努力奋发,在研究中不断前行。

 

       八、生物物理与统计物理

第八场是由美国密苏里大学Shi-Jie Chen教授做的一场题为“Physical modeling of RNAs and RNA-targeted drug discovery”的报告。报告由李敬源老师主持,共160余人参加。

Chen老师在报告中告诉我们,导致此次疫情的COVID-19新冠病毒,SARS-Covs-2就是一种RNA病毒。为找到SARS-Covs-2 RNA的靶向药物,就需要了解RNA功能的物理基础、RNA的三维结构折叠以及药物与RNA间的相互作用。Chen老师向同学们展示了RNA折叠的物理机制,并阐述了RNA结构和功能的预测模型。

报告结束后,韩斌铭、周小舟、陈佳、丁靖、张墨馨、卓博洋等同学与Chen老师就报告内容进行了深入讨论。


       九、强关联和超导物理

       第九场是莱斯大学Pengcheng Dai教授带来的题为“Topological spin excitation and spin-lattice coupling in two-dimensional van der Waals ferromagnetic materials”的报告。报告由许祝安老师主持,共160余人参加。

报告中,Pengcheng Dai教授深入浅出,先从简单的中子的性质和中子散射的基本技术入手,并对其应用于原子尺度上的磁矩探测原理进行了解释,然后进一步深入阐述了利用中子散射技术探测样品晶体结构和磁性的过程,并举了实空间构型和倒空间的散射图样的例子方便理解。最后以Crl3CrGeTe3这两种晶体为例子,以非弹性散射为探测手段,用测出的结果与石墨烯进行对比,让学生们直观体会到中子散射技术在探测磁性体系中的低能激发态所呈现的独特优势,理论与实验结合,加深学生理解。

报告后学生针对非弹性中子散射的使用与原理进行提问,Pengcheng Dai教授一一作答。


感谢这五天来,九位海外学者为我们带来的九场精彩讲座,物理系的同学们了解了不同研究方向的前沿科学,受益匪浅。通过与各位学者的探讨,体现出同学们对物理、对科学的热爱与向往。感谢这九位学者以及我们的讲座邀请和主持的老师们!


物理学系

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