容错量子计算、半导体布洛赫方程、贝叶斯分析、拓扑奇点理论 | 本周物理讲座|布洛赫方程|拓扑奇点理论|物理学|物理讲座|贝叶斯分析

报告人：杜洪川，兰州大学

时间：12月23日（周二）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：怀柔园区X1楼206会议室

腾讯会议：947-830-804

会议密码：251223

摘要:

固体高次谐波是强激光与固体材料相互作用过程中重要的非微扰非线性光学现象。与气体相比，固体由于具有更高的原子密度，其高次谐波的产生机制也更为复杂。半导体布洛赫方程作为研究固体高次谐波的一种重要理论方法，在揭示固体高次谐波的物理机制、解释和预测实验现象等方面扮演着重要角色。该报告将介绍我们在发展加速（类）布洛赫基组半导体布洛赫方程方面的进展及其在固体高次谐波研究中的应用，主要包括加速布洛赫基组、Wannier表象加速类布洛赫基组和规范不变加速布洛赫基组三种形式的布洛赫方程，Berry联络在固体高次谐波研究中的重要性以及最近邻紧束缚模型在固体高次谐波研究中的局限性等。

报告人简介:

杜洪川，兰州大学核科学与技术学院教授、博导，主要从飞秒强激光与物质相互作用的理论研究，包括高次谐波的产生及其应用，阈上电离和阿秒物理等。目前以第一作者或通讯作者在国际物理类权威刊物上发表SCI学术论文50多篇，其中Phys. Rev. (26篇)，已被包括Nature Photonics, Nature Communications, Nature Reviews Materials, Physical Review Letters等在内的顶级SCI引用900多次；已主持国家自然科学基金3项、兰州大学优秀青年支持计划项目1项，参与国家自然科学基金重点项目1项；担任Physical Review Letters, Physical Review A/B, Communications Physics, New Journal of Physics等物理类重要期刊的审稿人。

报告人：郭斌，中南大学

时间：12月23日（周二）10:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：南楼6620

摘要:

The bound state of a single NS5-brane wrapped on T4 and N NS1-branes has two dual descriptions: its low energy dynamics is described by the symmetric orbifold of T4, while the near horizon geometry is captured by string theory on AdS3×S3×T4 with one unit of NS flux. The latter theory is exactly solvable in the hybrid formalism, and this allows one to prove the equivalence of the two descriptions. In this talk, I will discuss an extension of this duality to Zk orbifolds of the AdS3×S3 background, motivated by the study of black hole microstates. We show that the corresponding worldsheet spectrum reproduces exactly the perturbative excitations on top of a certain non-perturbative state in the dual symmetric orbifold theory. I will further explain how this correspondence extends beyond the spectrum to correlators, at least to leading order in 1/N.

报告人简介:

郭斌，中南大学特聘副教授。博士毕业于俄亥俄州立大学，随后在巴黎萨克雷大学和苏黎世联邦理工学院从事博士后研究。主要研究方向为黑洞微观态及相关问题。

报告人：张昊，东京大学

时间：12月23日（周二）15:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：南楼6620

摘要:

In this talk, we introduce the concept of non−invertible selection rules and discuss its consequences. We postulating that the in-states and out-states are charged under a fusion algebra that cannot be described by any group laws. We show that such a selection rule would give new types of constraints for general tree diagrams, but such constraints will reduce to group−like constraints for n-loop diagrams with sufficiently large n. In string theory setup, such a non−invertible selection rule arise from string worldsheet, which reproduces known constarints for scattering on ADE orbifolds. In field theory setups, non−invertible selection rules allow for a general procedure to perform spurion analysis, which could track the origin of small coupling constants in terms of tree−level couplings. Based on 2402.00105 and 2508.14970.

报告人简介:

Hao Zhang is a postdoctoral scholar at Kavli lPMU since 2023,and he obtained his Ph.D. from University of Pennsylvania during 2018-2023. His research interests are symmetries and anomalies in string theory and strongly−coupled QFTs.

报告人：肖煌煜，波士顿大学&哈佛大学

时间：12月23日（周二）10:30

单位：北京大学物理学院

地点：物理西楼B105

报告人：赵宸，QuEra Computing

时间：12月24日（周三）10:00

单位：中国科学院理论物理研究所

腾讯会议：702-828-689

摘要:

实现大规模量子算法的核心挑战是应对物理量子系统中固有的错误。容错量子计算理论通过量子纠错码将逻辑量子比特冗余地编码到多个物理量子比特中，并利用错误征象测量来检测和纠正错误，从而实现极低的逻辑错误率。然而，对于主流的二维表面码等纠错方案，由于测量错误的存在，学界普遍认为需要进行d次错误征象提取循环（其中d为纠错码码距）才能实现容错，这必然引入大量时间开销。为大幅减小容错量子计算的资源开销，我们提出了基于横向逻辑门的容错量子计算架构（Transversal Algorithmic Fault Tolerance, TAFT）。我们严格证明，在包括二维表面码在内的量子低密度奇偶校验码(QLDPC)中，通过结合使用低错误率魔态(Magic State)输入、前馈控制的横向Clifford逻辑门，通用容错量子计算可以在每个逻辑操作仅有O(1)时间开销的情况下完成。进一步，我们发展了多项式时间的高效解码算法，从而赋予TAFT架构实际应用的可行性。将该架构应用于早期容错的量子模拟算法以及需要大规模容错的整数分解Shor算法，我们的方法将容错的开销降低了一个数量级以上。此外，我们在中性原子量子计算平台上，利用TAFT框架实验上展示了容错量子计算的关键子程序——魔态蒸馏，从实验角度验证了我们理论的有效性。我们的工作为容错量子计算理论提供了新的思路，并显著加速了实用量子计算的实现进程。

报告人简介:

赵宸是 QuEra Computing 的研究科学家，研究领域包括量子纠错、量子软件与量子机器学习。加入 QuEra 之前，他于 2022–2024 年在哈佛大学从事博士后研究，导师为 Arthur Jaffe 教授。他于 2022 年在中国科学院大学获得应用数学博士学位，导师为高小山教授。

报告人：赵鹏巍，北京大学

时间：12月24日（周三）14:00

单位：北京大学物理学院

地点：物理西楼B105

报告人：Seung-Sup Lee，Seoul National University

时间：12月24日（周三）15:00

单位：北京大学物理学院

地点：西563会议室

报告人：张若洋，南京大学

时间：12月24日（周三）15:10

单位：北京大学物理学院

地点：物理学院中212教室

摘要:

拓扑奇点理论在物理学的多个领域发挥着关键作用，深化了我们对有序介质动力学、晶体能带简并和光场涡旋的理解。在本次报告中，我将介绍倒空间能带奇点与实空间光学奇点的统一理论框架和内禀关联。在第一部分，我将介绍非厄米物理与奇异光学之间的对偶原理，揭示非厄米简并（如奇异点）与各种光学偏振奇点（如圆偏振奇点）之间的内在对应关系。受非厄米理论启发，我们建立了三维光学偏振奇异点的严格拓扑分类，并预言了新型光学奇点形态——光学交汇点。反过来，受奇点光学启发，我们发现了一类全新的高阶非厄米简并结构——非厄米外燕尾突变。在第二部分，我将介绍一类新型奇异超材料——旋磁双零折射率介质。这种介质总是出现在光学拓扑相变的自旋1/2狄拉点处。我们证明，时空反射涡旋总是锚定于旋磁双零介质的狄拉克点，并且其涡旋荷由拓扑相变前后的陈数跃变所决定，由此揭示了拓扑体—时空涡旋对应原理和一种超鲁棒产生光学时空涡旋脉冲的新机制。这些进展揭示了奇点光学、非厄米物理学和奇异光学介质之间存在着深刻的内在联系，为利用拓扑光子材料操控拓扑光场开辟了新途径。

报告人简介:

张若洋，南京大学物理学院准聘副教授，博士生导师，入选国家海外高层次青年人才计划和江苏特聘教授人才计划。分别于2010年和2016年获南开大学理学学士和博士学位。毕业后加入香港科技大学物理系，历任博士后研究员和研究助理教授。2025年加入南京大学。研究兴趣涵盖拓扑光子学、非厄米物理学、奇点光学等。迄今共发表学术论文60余篇，包括以第一或通讯作者（含共同）在Nature、Nature Physics、Nature Communications、Science Advances 和 Physical Review Letters 等高水平学术期刊发表论文22篇。工作曾多次被Nature “Research briefing”, Nature Physics “News & Views”, Phys.org 作为亮点报道。

报告人：狄大卫，浙江大学

时间：12月24日（周三）16:40

单位：北京大学物理学院

地点：物理学院中212教室

摘要:

有机发光二极管(OLED)是现代信息显示技术的重要元器件，制约其发光效率的主要因素是激子自旋，因此激子自旋态调控是实现电致发光性能进一步突破的关键。另一方面，金属卤化物钙钛矿发光二极管(钙钛矿LED)结合了有机与无机半导体发光器件的优良特性，具有带隙(光谱)可调、发光效率与色纯度高、制备成本低等特点，是一种极具潜力的新型光源。进一步，我们讨论钙钛矿LED的几项关键挑战，包括如何突破器件稳定性、亮度和微型化的瓶颈等。我们实现了可以满足实际应用需求的超长寿命钙钛矿LED。我们发现，钙钛矿作为一种新型半导体，其p/n型导电行为和载流子浓度可以通过分子掺杂实现良好调控，并基于此实现了高效率且超高亮度(116万尼特)的电致发光。此外，将涉及微型与纳米钙钛矿LED(micro/nano-PeLED)技术，讨论电致发光器件的降尺寸(downscaling)效应，将LED的最小像素尺寸推向未曾企及的新极限，展示了micro/nano-PeLED在显示领域的重要潜力。最后，将介绍电驱动钙钛矿激光器的首次实现，以及这种新型半导体激光器的未来应用。

报告人简介:

狄大卫，浙江大学光电学院/国际联合学院长聘教授、先进光子学国际研究中心副主任，入选教育部人才计划(2025)、浙江省顶尖人才计划(2020)、《麻省理工科技评论》全球青年科技创新35人(MIT TR35 global)(2019)等。主要研究新型半导体光电器件及器件物理。近年来，实现了全球首个电驱动钙钛矿激光器；开发了微型与纳米钙钛矿LED，展示了世界上最小的LED；实现了钙钛矿半导体的可控p/n型掺杂；实现了超长寿命的钙钛矿LED；实现了连续波钙钛矿极化激元激光；揭示了LED超低电压发光的统一物理机制。他作为通讯作者或第一作者，在Nature (3)、Science、Nature Photonics (3)、Nature Nanotechnology、Nature Electronics、Nature Communications(3)、Science Advances (2) 等期刊发表重要论文，作为通讯作者在Nature/Science/Cell系列期刊发表论文19篇。相关成果入选中国光学十大进展(2022)，被人民日报、中央电视台、新华社、中国科学报等报道。

报告人：胡晨，香港中文大学物理系

时间：12月25日（周四）15:00

单位：清华大学物理系

地点：物理楼W105

摘要:

Moiré superlattices, created by combining low-dimensional materials with small lattice mismatches or different orientations, offer a powerful platform for exploring fascinating physical phenomena. Recent advances in optical spectroscopies have revealed rich experimental signatures of novel moiré exciton states in 2D superlattices; however, the microscopic nature of these states and strategies for their effective manipulation remain to be fully explored. In this talk, I will introduce our recent discoveries in 2D moiré-induced exciton physics based on newly-developed time-dependent interacting Green’s function approach and the Bethe-Salpeter Equation method. First, I will demonstrate that moiré excitonic effects can greatly enhance nonlinear optical responses, leading to the striking formation of light-induced nonlinear photocurrent vortex crystals—2D arrays of moiré-scale current vortices and associated magnetic fields. This provides a promising all-optical control route to manipulate such exotic photoexcited moiré quantum matter. Second, I will show that the moiré potential can be continuously and efficiently tuned via pressure engineering, driving exciton physics from the weak- to the strong-moiré regime. In this process, we identify a previously underexplored moiré exciton state arising from the coupling between intrinsic excitonic Coulomb attraction and external moiré confinement. Our results highlight the rich photophysics of 2D moiré superlattices and open new opportunities for applications in moiré-based optoelectronics and photovoltaics.

报告人简介:

Chen Hu (胡晨) is an Assistant Professor in the Department of Physics at the Chinese University of Hong Kong. He was a postdoctoral research fellow at the University of California, Berkeley, and the Lawrence Berkeley National Laboratory from 2021 to 2024. He earned his PhD in physics from McGill University in Canada in 2020. His research engages in the fields of theoretical condensed matter physics and computational material science, with the primary aim of exploring novel quantum material physics through advanced first-principles theoretical methodologies and computational tools. He focuses on intriguing photoexcited phenomena, moiré physics, ultrafast and nonlinear optoelectronics, topological matter, quantum transport and spintronics in emerging low-dimensional quantum materials and nanodevices.

报告人：周小元，重庆大学

时间：12月25日（周四）15:00

单位：北京大学物理学院

地点：物理大楼中212报告厅

摘要:

热电材料可以实现全固态下热能和电能的相互转化，在废热回收，固态制冷，精确温控等领域应用前景广阔。重庆大学热电研究团队围绕载流子在热电材料中受到若干不同散射而迁移率下降的关键问题，提出了高效掺杂方案定制，高质量单晶生长，本征弱电声耦合能带设计，有序孪晶界构筑等优化策略，实现从微观结构到电子结构层面对载流子输运的调控。

本次报告包括四方面内容：（1）在热电材料中引入极少量助稳原子稳定高价态阳离子，降低掺杂原子对载流子的散射，实现迁移率和电学性能的大幅提升；（2）宏量制备了具有二维晶体结构特征的高质量单晶，保持材料本征低热导率并提高了电子的迁移能力，获得创纪录值的热电转化效率；（3）开发了一系列具有特殊平面蜂窝结构的电子结构低维化材料，利用二维材料水平镜面对称特性，弱化电声耦合，实现了高电子迁移率和高热电性能；（4）构筑了具有有序孪晶界的热电材料，利用纳米孪晶对电子和声子选择性散射特征，保持了电子迁移率，大幅提升热电性能。

报告人简介:

周小元，重庆大学教授，国家杰出青年基金项目获得者，重庆大学分析测试中心主任，明月湖实验室副主任，重庆储能材料与装备研究院副院长，重庆大学量子材料与器件研究中心副主任，主持国家重点研发计划项目。担任中国材料学会、中国分析测试协会等多个学术组织分会副理事长/常务理事。担任Sci. China Mater.、Small、Rare Metals及J. Anal. Test.期刊编委。长期从事低维新能源材料的电、声输运关键科学问题研究，带领团队在高性能热电材料的可控生长、性能优化与器件开发、新型光电催化材料、新型镁二次电池材料等方面取得突破。近五年以第一/通讯作者发表SCI论文200余篇，包括Nat. Commun.、Energy Environ .Sci.、Adv. Mater.等著名学术期刊。获重庆市自然科学一等奖、国际热电学会青年科学家奖、“全国巾帼建功标兵”、重庆市“最美科技工作者”等荣誉称号。

报告人：王永佳，湖州师范学院

时间：12月25日（周四）16:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：南楼6620

摘要:

强流重离子加速器装置（HIAF）是我国“十二五”期间重点规划建设的大科学装置。HIAF能把重离子加速到几个GeV，为致密核物质性质研究提供全新机遇。核物质状态方程与介质中核子核子散射截面是刻画核物质性质的两个核心内容。我们发展和优化了微观输运模型的初始化、平均场、碰撞项等部分，对跨能量尺度的重离子碰撞进行较为合理的描述，利用贝叶斯分析从中能区重离子碰撞实验数据中，提取核物质状态方程和介质中核子核子散射截面的信息。

报告人简介:

王永佳，2009年本科毕业于兰州大学，2014年博士毕业于兰州大学（期间2010-2014年在湖州师范学院联合培养）。现为湖州师范学院理学院教授。主要从事核物质状态方程、重离子碰撞、机器学习在原子核物理中的应用等方面的研究。曾获得浙江省自然科学奖二等奖一项、中国核学会自然科学奖三等奖；主持国家自然科学基金二项。已发表SCI论文70余篇（其中发表在Physic sLettersB的有13篇，Physica lReviewC上的有26篇），论文总被引用次数超过2000余次。

报告人：Luis Lehner，Perimeter Institute for Theoretical Physics

时间：12月26日（周五）10:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：南楼6620