二维闪存、引力波、电子能带数据库、Wolfram量子框架 | 本周物理讲座

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报告人：肖运龙，Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore

时间：4月14日（周二）10:00

单位：中国科学院理论物理研究所

腾讯会议： 961-563-179

会议密码：0414

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摘要:

Quantum channels function as the operational primitives of quantum theory, while superchannels describe the most general transformations acting upon them. Yet the prevailing framework for superchannels is both internally inconsistent, owing to the coexistence of distinct Choi operator constructions, and structurally incomplete, lacking the analogue of representations that ground channel theory. We resolve these issues by combining tensor-network methods with a generalized Occam's razor introduced here, establishing a unified foundation for superchannels. Our framework establishes the connections between competing Choi formulations, develops the Kraus, Stinespring, and Liouville representations for superchannels, and provides a simplified derivation of the realization theorem that identifies the minimal memory required to implement a given transformation. These structural tools also enable characterizations of superchannels that destroy quantum correlations or causal structure, opening a systematic route to non-Markovian quantum dynamics.

报告人简介:

Yunlong Xiao earned his Ph.D. in Mathematical Physics from the Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences (MiS) in Leipzig, Germany, and a second Ph.D. in Pure Mathematics from South China University of Technology. He subsequently held a Postdoctoral Fellowship at the Institute for Quantum Science and Technology at the University of Calgary until August 2019, followed by a Research Fellowship at the Quantum Hub in the School of Physical and Mathematical Sciences at Nanyang Technological University, Singapore. He is now a Senior Scientist at the Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore. His research spans quantum foundations, quantum causal inference, quantum resource theory, and quantum communication, with publications in Physical Review Letters, Physical Review Research, Physical Review D, Light: Science & Applications, npj Quantum Information, Communications Physics, Quantum Science and Technology, and New Journal of Physics. His broader impact includes long talks and contributed talks at major international venues such as APS March Meeting, AQIS, QPL, and QIP.

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报告人：李海峰，山东大学前沿交叉科学青岛研究院

时间：4月14日（周二）10:30

单位：清华大学物理系

地点：物理楼W260

摘要:

In this talk, I will review the recent toponium results from the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. An excess of events is observed over the baseline pQCD prediction, with an observed significance of 8σ. This excess is consistent with the formation of color-singlet, S-wave, quasi-bound t¯t states as predicted by non-relativistic QCD, and corresponds to a measured cross-section of 9.0±1.3pb.

报告人简介:

李海峰，山东大学前沿交叉科学青岛研究院教授。2005年在山东大学获得本科学位。2008-2012年，作为联合培养博士研究生在美国威斯康星大学从事ATLAS实验研究。2012年在山东大学获得理学博士学位。2012-2017年，在美国纽约州立大学石溪分校从事博士后研究工作。2017年9月到山东大学工作。主要研究内容以及成果：在Higgs粒子发现时期（2011-2012年）作为Higgs到双W道的主要分析者之一；是Higgs到双缪子的创始者之一，曾担任该分析团队的负责人；开展了顶夸克偶素的研究。

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报告人：Mohammad Bahrami，Wolfram Research Inc

时间：4月15日（周三）10:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：南楼6620

摘要:

Wolfram 技术（例如 Mathematica、Wolfram 语言、Wolfram Alpha、Wolfram GPT 等）拥有强大的计算、建模、数据分析与可视化能力。Wolfram 除了为一代又一代的科学家和学生提供软件之外，Wolfram 的技术长期以来也是各类智能助手及其他 AI 系统的核心组件，为研发、教育、企业应用及消费者应用领域提供强有力的工具支持。

Wolfram 量子框架是一套用于量子电路模拟与算法设计的集成工具，依托 Wolfram 语言强大的数值与符号计算能力，提供一个跨平台、端到端的统一的且不依赖任何特定硬件提供商的量子研究环境，并支持在 Qiskit、Amazon Braket 等平台上的无缝运行，同时可与现有的 Python、C 或其他语言协同工作。

讲座将通过一系列案例，旨在突显 Wolfram 语言如何助力学生高效理解科学概念，研究人员高效实现从理论到实践的转化；如何支持可复现且可审计的工作流（这对政府资助的研究项目尤为重要）；以及如何与现有的高性能计算（HPC）、人工智能（AI）及大数据处理技术相融合。通过量子算法、量子误差缓解、材料科学及优化领域的具体例子，充分展示该框架如何在加速国家级科研项目进程的同时，有效缓解工具碎片化问题，并降低长期的基础设施运营成本，加速关键技术突破。

报告人简介:

Mohammad Bahrami博士（穆罕默德•巴赫拉米）拥有谢里夫理工大学的物理化学博士学位。在加入 Wolfram Research 之前，他曾在阿卜杜勒•萨拉姆国际理论物理中心、加州大学河滨分校等国际顶尖机构从事量子理论及其应用研究。他的专长涵盖量子建模与仿真的基础理论，以及开发用于描述真实环境中量子系统的计算工具。凭借在面向学术界和普通受众讲授高级课题方面的丰富经验，他目前领导 Wolfram 的量子计划，包括 Wolfram 量子框架的开发。

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报告人：徐晔，北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京航空航天大学中西智能学院

时间：4月15日（周三）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点： M楼253会议室

摘要:

软物质与生命物质中力学信号在结构调控、信息传递及功能实现中的作用受到越来越多关注。不同于传统硬质材料，这类体系通常具有高度非均匀的介观结构和显著的时空演化特征，其物理力学行为深刻影响细胞行为、生物功能以及宏观结构响应。本报告第一部分将介绍我们近年来发展的一系列基于荧光共聚焦成像与单颗粒追踪的微细观实验力学表征方法。通过在软物质与三维生物微环境中引入示踪颗粒，并结合原位力学加载与温度场的精确控制，实现了对局部形变场及力学信号传递过程的高分辨定量测量。相关研究揭示了肿瘤细胞与免疫细胞之间通过细胞外基质介导的力学交互机制，阐明了力学线索在免疫细胞定向迁移和功能调控中的生物物理作用；同时，通过对水凝胶冷冻结冰过程的原位观测，解析了冰晶生长诱导局部脱水与聚合物网络损伤的微观力学本质。报告第二部分将聚焦于基于水凝胶软物质的复合结构设计。通过力学超材料结构设计，构建具有可编程力学响应的软硬相复合体系以及具有剪纸结构的复杂曲面共形包覆结构，并探索其在生物电子器件中的应用。

报告人简介:

徐晔，北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授、国家级青年人才，现任北航中西智能学院院长。2012年毕业于美国耶鲁大学机械工程及材料科学系，获工程与应用科学博士学位，之后分别在美国宾夕法尼亚大学物质结构研究中心及美国埃克森美孚石油公司（ExxonMobil）集团战略研究院工程物理实验室从事研究工作。2017年回国工作后组建了软物质与柔性微纳材料实验室，目前主要研究方向包括软物质与生物物理力学、智能软物质超材料、微流控系统等，主持多项国家自然科学基金项目及国家科技重大专项课题，以第一作者或通讯作者在Cell、Science Advances、PNAS、Advanced Functional Materials、Research、Nanoscale, Soft Matter等国际顶级期刊发表学术论文50余篇。

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报告人：李军，燕山大学

时间：4月15日（周三）15:00

单位：中国科学院物理研究所

地点： 怀柔园区MA楼505会议室

腾讯会议：464-294-298

摘要:

超导材料的超导转变温度（Tc）与其电子能带结构密切相关，但长期以来缺乏系统化的高质量能带数据库，限制了数据驱动方法在超导研究中的应用。本报告首先介绍我们构建的SuperBand数据库，一个专注于超导体的电子能带与费米面结构数据库。该数据库整合了6,780种实验确认的超导材料以及1,780种实验验证的非超导材料。通过对无序结构的有序化处理、掺杂体系的超胞扩展及能带数据的标准化，SuperBand提供了统一的能带结构、态密度和费米面数据，可直接用于机器学习建模。在此基础上，我们发展了DeeperBand，一个基于Transformer的深度学习模型，以尝试从三维电子能带结构预测Tc。模型采用对称性保持的数据增强策略，在测试当中得到了很高的精确度，并在26种训练后新发现的超导体上验证了泛化能力。我们也尝试用神经网络中的注意力机制寻找与超导密切相关的能带特征，并筛选了多个可能具备较高Tc的候选材料。本工作展示了大型电子能带数据库与深度学习融合在超导研究中的巨大潜力。

报告人简介:

李军，博士。于2015年在中国科学院物理研究所获得理学博士学位，后于2018年在中山大学物理学院担任专职副研究员。在2020年就职于燕山大学理学院并开展独立研究工作。主要研究兴趣包括经典与量子系统的磁性动力学算法开发，第一性原理计算与超导理论研究，以及人工智能与凝聚态物理的交叉探索等。

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报告人：Haibo Yu，University of California

时间：4月15日（周三）15:30

单位：北京大学物理学院

地点： KIAA-auditorium

摘要:

Dark matter makes up most of the matter in the Universe, yet its fundamental nature remains unknown. In this talk, I will present recent high-resolution N-body simulations of self-interacting dark matter and discuss their implications for a wide range of astrophysical observations. I will highlight new signatures associated with gravothermal collapse in dark matter halos and show how they may be detected through observations of strong gravitational lensing, stellar streams, and supermassive black holes, including the JWST Little Red Dots. These studies open new avenues for uncovering the particle physics of dark matter.

报告人简介:

Hai-Bo Yu is a Full Professor in the Department of Physics and Astronomy at the University of California, Riverside, and Deputy Director of the Center for Experimental Cosmology and Instrumentation. He received his Ph.D. from the University of Maryland in 2007 and held postdoctoral positions at the University of California, Irvine and the University of Michigan. His research lies at the interface of particle physics and astrophysics, focusing on probing new physics through astronomical observations. His work includes self-interacting dark matter, small-scale structure formation, and supermassive black holes. In recent years, he has shown that self-interacting dark matter can produce diverse halo structures from dwarf galaxies to galaxy clusters, offering an alternative to challenges faced by the standard cold dark matter paradigm. He has authored nearly 100 publications with over 14,000 citations.

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报告人：Atac Imamoglu, ETH Zurich

时间：4月16日（周四）14:00

单位：清华大学物理系

地点：物理楼W101

摘要:

Two dimensional semiconductors subject to a moire potential provide a fertile ground for exploration of strongly correlated phases, ranging from kinetic magnetism, through fractional Chern insulators to unconventional superconductivity. In the first set of experiments, we studied topologically trivial moire bands with vanishing exchange interactions; here we observed ferromagnetic correlations stemming from a kinetic mechanism. The focus of the second set of experiments was on interplay between interactions and topology in twisted MoTe2 homobilayer. In this system, we demonstrated optical control of ferromagnetism in general and topological Chern insulator states in particular.

报告人简介:

Atac Imamoglu received his Ph.D. from Stanford University in 1991. From 1993 till 2002, he was a faculty member at University of California at Santa Barbara. Since 2002, he is a professor of physics at ETH Zurich and leads the quantum photonics group. His research interests range from quantum optics to strongly correlated electrons and excitons in two dimensional materials. He is an elected fellow of APS and Optica, and Academia Europea.

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报告人：刘春森，复旦大学

时间：4月16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:

在人工智能飞速发展的背景下，信息存取速度决定算力上限，而非易失存储技术则是实现超低功耗的关键。信息的非易失存取速度极限已然成为集成电路领域最为关键的基础科学问题。目前易失性存储（断电后数据会丢失）速度接近计算，代表了当今信息存取速度的最高水平。与之相比，以闪存（flash）为代表的非易失性存储虽然具备极低功耗优势，其电场辅助编程速度却远低于晶体管开关。本报告重点介绍通过二维半导体将电荷非易失存储速度提升至晶体管开关水平，重新定义现有存储技术边界；报告进一步讨论如何攻克新型二维信息器件工程化难题，实现二维-硅基混合架构闪存芯片。

报告人简介:

刘春森，青年研究员，博导。吉林大学微电子学学士，复旦大学微电子学与固体电子学博士，现任职于复旦大学集成电路与微纳电子创新学院。研究方向为新型二维存储器件与系统集成。主持科技部重点研发（首席科学家）、自然基金委面上和上海市科委基础特区计划（首批）等项目，曾获国家自然基金委优青、教育部U40和麻省理工科技评论“35岁以下科技创新35人（亚太区）”等荣誉。以第一作者和通讯作者发表论文30余篇，包括Nature（2篇）、Nature Nanotechnology（6篇）、Nature materials、Nature Electronics和IEDM等顶级期刊/会议论文。

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报告人：Barry C Barish

时间：4月16日（周四）16:00

单位：清华大学物理系

地点：物理楼W101

摘要:

The discovery of gravitational waves was reported from the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) one hundred years after they had been predicted by Albert Einstein in 1916. The first detection was of the merger of a pair of binary black holes from two widely separated suspended-mass interferometers that had unprecedented sensitivity to the distortions of space-time of less than 1 part in 1021. Today, I report on that discovery and the ten years of gravitational waves science that have followed.

报告人简介:

Barry Barish is a distinguished American physicist and recipient of the 2017 Nobel Prize in Physics for his leadership in the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) and his pivotal role in the first direct detection of gravitational waves. He is Professor Emeritus at the California Institute of Technology and has been affiliated with the University of California, Riverside since 2018 and Stony Brook University since 2023. Professor Barish has made long-standing contributions to experimental high-energy physics and gravitational-wave science. He served as Principal Investigator and later Director of LIGO, playing a central role in achieving the breakthrough discovery of gravitational waves in 2015. He also led the Global Design Effort for the International Linear Collider (ILC) and has held leadership positions on numerous major international scientific advisory committees. His many honors include the Nobel Prize and the U.S. National Medal of Science.

封面图片来源：

http://news.cjn.cn/gnxw/201904/t3390930.htm

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