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将来想从事量子计算相关的研究,是选择清华叉院,物院还是科大物理?
主要考虑的是在本科阶段大学内能不能提供相应的资源。例如量子计算中要求的计算复杂性的课程等等。。还有本科的实习,研究生希望去量子计算top的学校。不担心录取问题,目前在自学相关内容。
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我是科大李传锋老师研究组的本科生,在此分享一点我的看法。先说我的结论:科大与清华的量子信息方面为学生提供的资源差不多,在研究实力上目前科大有较大优势。以下我会做一个简单的比较,如数据有误望指出。首先说科研成果。我去查了一下文献,我所在的郭光灿老师(院士)组15年共在PRL上发表9篇文章,nature本方向子刊(communication/photonics/light:Science & Application)上共发表9篇文章。以下具体列出:注意,这只是科大三个主要的量信实验室(潘建伟院士/郭光灿院士/杜江峰院士)中的一个。潘老师组那边英国物理学会2015十大突破之首 + 国家自然科学一等奖,文章数应该不会比这边少。杜江峰老师是中国最早的量子计算的研究者之一,15年被评为中科院院士,文章数估计也差不多。清华方面,清华CQI量子研究中心在2014年发表了4篇PRL,其中两篇的第一单位为Michigan大学,另两篇的第一单位为中国科大。当然考虑到清华实验室才建立不久,现在产出并不多是正常的,我想以后清华CQI的科研成果会逐渐多起来的。(15年CQI似乎没把论文写到官网上,一共只有6篇文章,故未用于比较。数据来自CQI官网)对于题主更为关心的学生培养方面,几位清华的答主(尹老师、李星河学长、逸心学长(暂时不知名字,先这样称呼))说了清华的情况,我这边也说一下科大的情况。1. 与清华相同,科大研究生、本科生课都是随便选的(我就上了3门研究生课),且量子领域的老师应该是全国顶尖(就是科大实验室中的老师们)。比如我导师李传锋老师(长江学者)就是我光学课老师。2. 科大有一个非常浓厚的物理氛围,每届约400人学物理,有全中国最全的物理专业(理论物理、高能物理、天文物理、原子分子物理、光学、凝聚态物理、物理电子学、等离子体物理、生物物理、微电子与固体电子学、先进光子物理,且旁边的地空学院也有强大的物理阵营),强大的海外学术军团,高水平的学术研究。3. 科大的国际交流其实不少,之前几个回答的科大同学不在英才班里可能并不知道…我不了解基科班是什么情况,科大物理严济慈班大一、大二暑假都可以在中科院物理所的实习,大三暑假严班内部有四十来个海外交流名额(我是严班的学生,近期班里就在派发海外交流名额),其中不乏Yale、Harvard等大校,高能方向cern/star/LBL都有,量信方面IQC与Michigan有4个名额,交流机会是很多的。PS:其实自己发邮件的效果也蛮不错。科大量信中心在海外有一定的声誉,国外导师对我们挺nice。我这次就是自己发邮件联系了一下,PI和马普量光所都给了暑研offer。其实科大在培养量信人才方面更强在 : 我们自己就能培养出高水平研究者。科大量信方面的3位院士及几位长江学者、杰青基本都是科大的本科+博士。尹老师提到的清华量子计算中心主任段路明老师其实也是我们科大人(本科+博士)。综上,我觉得科大物理教育和清华至少是同等水平的,而量子科学的研究方面科大优势明显。PPS:至于为什么我和罗秀哲的说法不一样…他其实是在物理系装x码代码的(逃)
我本科是清华计算机的,如果想搞量子计算,当然前提是你具备了量子物理基础知识,后续的研究叉院是首选,姚大神坐镇,不坑你
其实本科生就上课,然后去实验室做大研,两所学校肯定都能满足你所需资源。不过你为啥想不开,想学这些东西呢?你确定你真喜欢搞这些东西么?家庭条件怎么样?如果一般家庭还是学点挣钱专业吧,我知道肯定很多人会喷我,不过我仍然相信我说的在理,数理化这些专业都不推荐你们这些小孩子学
更新一下前段时间听科大网红cwk说少年班有一个五年的量子信息方向的英才班。我没找到相关招生介绍,如果有的话,应该会比姚班更切合你的方向,而且课程设置应该会避开一些暂时没必要学的课程。后面遇到相同问题的同学可以自行问问招生老师。这样暂时也不用你想清楚自己要做物理or计算机。你可以来了以后去实验室先试试,个人经验,没试过之前不要做决定。不过科大的计算机学院对这个给的支持到什么程度我没有考证过。以及,要注意,量子计算不能只有物理,本科能学的东西可以有很多,也很杂。以及学校的科研实力(文章数量)和本科生(而不是研究生)的培养能力是否有很大关联是有待商榷的。最后请要注意量子物理并不完全等于量子计算。---有个在潘组的同学回答问题了,我在郭组这边,李传峰老师的实验室。然而不知为何我还是在码代码(大一大二的时候在等体。。。)没真的体验过清华的交叉学院是啥样的。说说这儿是啥样吧。(下面只说科大的量子信息方面的作为一个本科生的还没有特别深入前沿的基本的体验。。。)要做量子计算首先建议能出国就出国,本科就出国其实也不错,国内做这个方向老师比较少,比起美国那边感觉真的少很多。然后建议去清华吧,主要原因是清华的计算机很强,然后交流也要比科大多,感觉物理也差不了多少吧。除非你想搞实验,科大的实验是很厉害的。不过本科么,还是清华去吧。虽然我是科大的,然后理论方面,比如现在在清华的科大校友段路明老师很牛,才学了他的duan protocol... 做实验的话这边的几个组确实很牛。已经做出来的都发出去了,没发的我也不好剧透对吧。 但是实验组一个特点就是一般本科生不会有机会自己搞个实验。原因有几个吧,一个是一个量子信息实验很有可能一做就是几个月,这几个月需要你花很多时间学习然后搭光路什么的。这对平时还要上课的本科生并不现实(当然曾经某学长在大二前把专业课都修完了另外算,他后来去了Bloch(是说的马普的那个)那边)。其次就是一个能不能留住人的问题,这个说法没自己问过老师,但是常常有听到。说法大概是这样的,因为很多实验组有自己的一些能够立足的东西,而且培养一个实验人员成本也很高,所以... 然后我们这边的研究状态大概是有一些比较大的目标比如量子通信量子计算,国家的xxx项目什么的,同时又有作为物理学家的兴趣去做一些看起来有意思的东西。而且更多的实验也是以物理学家的角度去看的。 然后比如我最近在业余时间写几个量子计算方案的模拟器,然后做了一个检验基本物理理论的东西。打算把其它老师的Fortran程序也整合到一起去什么的(虽然我不开发Fortran...)。这些其实都是比较偏硬件的,需要更多的就是物理背景,以及和实验组的交流。(然而Dwave貌似都能玩lisp,py什么的了。。。(其实Julia他们也弄上去过,不知道为啥doc里没写))但是量子计算方面首先不得不说除了物理,理论计算机方面的知识也很重要啊,所以清华强大的计算机学院感觉能够提供你需要的各种课程。 然后据我知道我现在的指导老师(主要是指李传锋老师和韩永健老师)之前带过的本科生去的也基本是量子计算的top。虽然我还是想建议你去读清华,因为能勾搭北大的妹子对吧。哦,量子通信还有物理实现另说。这个感觉科大党还是蛮有自信的样子。 还没考完,改天来补几个例证吧。然后量子的摊子其实还有一个杜江峰老师(现在是院士了),那边不是很了解,不过和生物好像关系多一些。PS.科大这边并不是因为曝光率高,而是常常有一些有意思的实验,然后有一些量子技术方面的项目是由这边老师主持完成的(李传峰老师就是个爱开脑洞的人Orz)才会有媒体感兴趣,不管是国内还是国外,不能让大众理解的报道都不是好报道么。。。感觉尹老师之前的实验不也经常上媒体么。。。(能在知乎见到尹老师感觉好激动啊!!!)然后后面的本科享受不到什么资源还是不太正确,虽然感觉交流项目确实要比清华的同学少。但是也不是不可以让老师自己推荐去交流,然后经费方面如果你有好的想法老师也很愿意帮你实现,曾经在等体帮老师搞过一个小实验室,花了大概10w不太到的样子吧,做了个等离子炬,虽然我没发出来啥就跑路了,但是该烧的钱还是烧了。。。光看实验室的科研实力的话,还是很推荐这边的,下面还有人说上arxiv查,这个也不是很能说明问题的。实际上有些老师会压一些工作,比如我现在的指导老师。。。然而题主问的是本科嘛。。。----------然后是广告今年在组织Julia User Meet Up的时候和JuliaQauntum的人聊充分提高了我的姿势水平,感觉米国那边因为各方面的重视和炒作等等等的原因在量子计算方面的投入要不这边大不少的样子。(虽然对Julia感兴趣的人还是一如既往的少,希望能通过Google Summer of Code把这个开源项目慢慢发展起来将来就有量子力学的好轮子用了⊙▽⊙,广告一发欢迎加Julia官网上的USTC community(其实就是QQ群...),不限制校外,放心加,还有微信群里有开发出openblas的大牛@xianyi,还有参与Julia开发的KDr2,然后欢迎来水中文社区的论坛)关注中文社区
这个问题的回复多数是物理的呢…理论cs的炮灰飘过……给最高票答案再补充一下……如果你是高中生,不知道你是否了解什么是“偏物理和偏计算机”和“计算机科学家和物理学家”的区别?大约这么理解:想造量子计算机这个东西-&物理,想研究怎样用(假设已经造出来的)量子计算机解决数学问题-&计算机 这是两个区别很大的方向,了解这两样的区别应该不会存在纠结了最后,物理+计算机,不担心录取问题,那应该是俞启威神牛吧?请收下已经下架学长的膝盖!——————————————如果真的是俞启威神牛,再请收下失败的学长的一些话:不管选择做什么方向,本科一定要重视理论学科,有可能当时看起来和具体的方向没什么联系,后来都会是有用的。不然到了博士的时候才会发现很多顶尖的问题因为理论基础不够做不了。有的问题整个中国一年都不一定能出一个学生的理论背景足够去做,姚班仅仅是一个下限,对于希望成为理论计算机科学家并且解决一些顶尖问题的学生,姚班仅仅是中国唯一一个能提供勉强不差的理论背景课程的地方,如何能到达顶尖水平需要自己做的多的多。像我这样的弱菜,到了读phd的时候,看到某些问题,才看得到自己要做这样的问题得要补好几年的背景,只好放弃,最高理想瞬间沦为做一些一般的问题混个教职成为历史的尘埃好了……但你们还充满希望和无限的可能,加油!不知道神牛是不是因为物理和计算机竞赛的背景而考虑量子信息,其实这两个学科都有很多有价值的方向,你可以先考虑物理vs计算机科学的选择,而不一定从非要做量子信息来考虑选物理还是计算机,毕竟大学学了更多的知识,有了更多的感受之后方向也许会变,good luck!
相关:科大物院毕业。虽然科大是母校,但是不得不承认的是如今的科大已经不是十几年前的科大了。从本科生培养的角度来看,无论你想进物理计算机哪个专业,去清华都远胜于来科大。另外科大量信几个组虽然媒体曝光度高,其实都只是实验组,从身边人经历来看本科生也享受不到太多的资源。
补充@逸心的答案。如果题主打算做的是偏物理的量子计算,还是建议题主去物理系。貌似题主现在是高中生。一般这个时候题主可能还不能确定自己将来的研究方向(很多人到了博士生阶段才最终确定),所以题主只需要思考:我究竟想成一位计算机科学家还是物理学家?毫无疑问,清华姚班平均来说给学生的人均投入要高过可能全国其他任何一个院系。但清华物理、数学、化学、生物、力学各院系也有类似姚班的拔尖人才培养计划,这些计划给想做学术的学生也投入了不逊色于姚班的资源。所以如果题主想做计算机科学家,就去姚班,如果想做物理学家,一定要去物理系。因为你会发现,量子信息和物理的其他领域(凝聚态、量子光学、甚至量子引力)是相联系的。做量子信息的物理学家不能只懂量子信息。
研究方向我虽然一无所知,但是本科能去清华肯定是要选择清华的。
本科如果能去清华的话还是去清华吧....不坑你
量子计算从理论到实验,需要数学、计算机、物理、电子工程的背景,然而本科只有一个专业,一个人的精力也不能覆盖这么多,题主可以仔细考虑考虑自己喜欢的是什么专业。既然你现在既能去清华又能去科大。首先建议去清华自己喜欢的专业,借着X院能给予的的丰富的科研机会在phd的时候读个美国的顶尖高校,这样对你的培养会很好。不过,段路明、潘建伟、陆朝阳都是科大本科培养出来的国际一流学者,段路明获得斯隆研究奖,潘建伟获得国家自然科学一等奖,陆朝阳的多光子纠缠世界第一。可见科大的物理本科培养是非常优秀的,题主也可以考虑。
相关:我是清华物理系学生,研究方向量子信息,现在在叉院(姚班)做离子阱实验。我是来为
老师的答案略做(负面的)补充的。如有冒犯请谅解。先说结论:如果想做物理(既然题主在考虑科大),那么并不推荐姚班碰巧我和尹老师提到的姚班“已经在美国MIT和加拿大滑铁卢大学IQC各自访问过几个月”(下称K)和那位基科班同学(如果我没猜错,应该是指X)都私交不错。我和K一起在IQC做科研,交流之下觉得他背景那么强,科研也很厉害真是自惭形秽。然而对于申请他比我还要没信心,担心主要来自于专业背景和物理方面课程的缺失。叉院研究生院的量子信息物理确实很厉害,然而姚班本科生毕竟是计算机科学实验班,和研究生院的物理部分交集并不大:不论是培养方案还是同学氛围,量子信息方面都是小众。另外,叉院研究生院中量子信息中心的学长,除了刚建院时候的一批专业背景数学物理计算机都挺多之外,后来还是以物理为主。当然,我个人预期还是K会申请到顶级的PhD项目,拭目以待。然而K是姚班这届本科生前三名的成绩,却不知题主是不是自信自己也有这个水平,否则本科在姚班做量子信息实在不太理想。然后我是来推销基科班的。数理基科班归属物理系,虽然能为同学提供的资源稍逊姚班(P.S. K同学去MIT交换的项目已经停了,所以题主如果去姚班恐怕无法期待能参照他),但极其开放的培养政策,全套的物理专业课程,对于本科生科研的鼓励都对于个人发展和出国十分有利。另外尹老师提到的叉院量子信息课程,往年选课同学也是物理系基科班同学最多,每年物理系也有许多同学在叉院量子信息中心做科研。所以大体上叉院在量子信息方面的优势基科班都有。北大和科大的情况虽然有所了解,但还是留给相关学校的人来说吧。最后,致尹老师:久闻大名,一直很希望有机会能向尹老师请教,可惜没找到合适的话题,但毕业前还是希望能拜见一番,希望到时能多多指教!
如果做偏物理的量子通信量子计算, 去科大无误.科大的量子信息实验是全国最好的, 世界上也很少有组能超过. 如果想做物理实验方面的研究, 清华就不需要考虑了. 二者区别是科大的量子信息量子计算更偏重实验, 也有不少很牛的理论人员. 清华x院做理论的人多些, 实验规模小小于科大. 题主想深入的话, 科大是不二之选.其实计算复杂度是计算机理论方面探讨的内容, 好多是计算机背景的人做, 物理系更多的探讨是物理实现计算系统, 但较少做算法研究.如果可以出国, 加拿大很多大学做相关理论和实验, 美国基本集中在顶尖牛校, 可能不好申请, 也可以关注密歇根大学的段路明, 也是科大物理系校友, 他是做理论的, 或者ucsb的若干组.
我曾经在中科大做过博后,现在在清华交叉信息院工作,这两个单位我都比较了解。清华大学姚班给本科生的资源绝对是最强的。作为姚班2013级班主任,我班上的学生能有一半获得在欧美名校访问一个学期的机会,出访诸如MIT或者哥伦比亚大学这样的名校。跟随我做科研的某位姚班大四本科生,已经在美国MIT和加拿大滑铁卢大学IQC各自访问过几个月,从事量子信息的理论研究。他在访问后完成了两篇研究论文。我们院也有计算复杂性和算法相关的课程,本科生乃至研究生课程都能选。本科也开设了量子信息的专业课,从本科生到研究生的课程也都允许姚班的学生选修。我们院内有多位老师从事量子信息的理论和实验研究,研究水平一流。理论水平无需多言,姚期智院士,段路明教授都是世界领先的学者,国内水平最高。实验上,我们院的平台也很雄厚,离子阱,超导量子计算,量子点,和金刚石色心等诸多实验平台都在运转,并源源不断的出好的研究工作,国内仅次于中科大。院内青年老师手下学生不多(院里面限制每位老师最多带5名博士生),可以保证有足够的时间与每位学生交流。如果本科时想开展科研训练,在姚班会有很好的保障,清华大学的科研平台非常好。跟我做科研的清华大学本科生,一年后基本都能独立完成一个项目,撰写完论文,达到在主流学术刊物上发表的水准。清华物理系基科班的某本科生跟我做了大半年,我们刚刚合作撰写了他的第一篇论文,合作者包括诺贝尔物理奖获得者Frank Wilczek。只有在清华大学才可能有这样的机会。目前姚班只接受少部分保送生,绝大部分学生都是清华入学后二次招生后进来的。欢迎报考姚班。
谢邀科大的两个量信大组都是实验组,理论不强,至于两个实验组哪个更好一些,我更倾向于潘组。利益相关:我是潘组的学生
这里涉及到了我的学校。怀着不偏见的思想来回答。去百度搜索
为关键词的新闻(是新闻,不是词条),看一下,就知道各个学校的影响力。你提到了实习的问题,去搜索下相关领域的导师!碰到这类问题,以后如此解决就可,别人的回答都是主观的,答案早就在你的心里了!
本来想认真答的,但是我既不是USTC的,也不是贵清华的。。总觉得楼里楼外戾气太重另外楼上楼下不做 quantum information science 的几位就别强答了。。。真是看不下去贴一段 Patrick Hayden 自己挂在 homepage 上的招生标准吧:Prospective StudentsI am currently recruiting Ph.D. students. If you love physics, computer science and mathematics, and have a strong background in at least two of them, please apply!Patrick 几年前从 McGill CS 被挖到 Stanford Physics,自己就是在多个方向有极强背景的典型代表(在 Oxford 跟 Artur Ekert 读的 PhD,但是手上也有 JACM)。代表工作之一是把 complexity 用在了 black hole firewall。正巧,现在很喜欢各种 talk 讲这个的人之一就是 Scott Aaronson。
已有帐号?
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社交帐号登录2015 年物理学领域发生了哪些重要事件?
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泻药,最重大的该是去年引力波的发现吧!这个让黑洞这种东西无所遁藏。
嗯…我已经不搞物理许多年,目前排第一的那个答案很完善了
民科发现了引力波
网上不就有小学生出游的段子吗
weyl semimetal热火朝天
谢邀,说一个对航空航天有重大影响意义的。
15年年末,space X实现9一级火箭的回收,尼玛这一技术得为航空航天事业省多少钱呀!
LHCb上五夸克的发现中微子振荡获得诺贝尔奖(这是人们第一次发现超越标准模型的新物理)我的领域上最大的事情就是这两件。
隔壁组loop-hole-free 证明爱因斯坦错了
中微子振荡现象得到确证,中微子具有静止质量,与标准物理模型假设不符,统一场理论面临巨大挑战。
2015物理学十大突破 1.中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士、陆朝阳教授等完成的“多自由度量子隐形传态”名列榜首,被评为年度突破(Breakthrough of the Year)2. 首次测量到单电子的同步辐射。奖给8号项目(Project 8)协作组(注释:8号项目的两位发言人来自美国的麻省理工大学和加州大学圣塔芭芭拉分校)3. 终于发现了外尔费米子。奖给普林斯顿大学的Zahid Hasan、麻省理工大学的Marin Solja i 以及中国科学院。4. 物理学家宣称实现了“无漏洞”的贝尔不等式实验。奖给荷兰代尔夫特理工大学的Bas Hensen、Ronald Hanson与同事们5. 首次探测到来自太阳系外行星的可见光。奖给葡萄牙天体物理与空间科学研究院与波尔图大学的Jorge Martins及其在葡萄牙、法国、瑞士、智利的同事们6. LHCb(“大型强子对撞机的美丽”,Large Hadron Collider beauty)宣称发现两个五夸克态。奖给欧洲核子研究组织(CERN)的LHCb协作组7. 硫化氢在203 K下是超导温度最高的超导体。奖给马克斯·普朗克化学研究所和约翰尼斯·古腾堡大学(都位于德国美因茨)的Mikhail Eremets和同事们8.便携式“战地磁共振影像(MRI)系统”走出实验室。奖给美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的Michelle Espy和同事们9. 费米子显微镜露出曙光。奖给美国麻省理工大学的Lawrence Chuck、Martin Zwierlein和同事们,他们制造了第一台“费米子显微镜”——一台能够为超冷气体中多达1000个独立原子成像的设备10. 硅量子逻辑门是第一步。奖给澳大利亚新南威尔士大学和日本庆应义塾大学的Andrew Dzurak、Menno Veldhorst和同事们,他们造出了第一个硅的量子逻辑器件。以下转自网易科技(侵删)(真TM想吐槽,所有搜出来的都是中国的什么研究位居2015十大突破榜首啊的,多其他都排在后面,根本不好找。) 13:50 观察者网11日,欧洲物理学会新闻网站“物理世界”公布了2015年度国际物理学领域的十项重大突破,中国科学技术大学教授潘建伟、陆朝阳等完成的科研成果“多自由度量子隐形传态”当选“年度突破”,位居榜首。其余九项亚军突破则排名不分先后。据了解,中科大潘建伟研究团队在国际上首次成功实现了“多自由度量子体系的隐形传态”,这项工作打破了国际学术界从1997年以来只能传输基本粒子单一自由度的局限,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实的基础。此外,中科院物理所研究团队的“外尔费米子研究”也入选其中。外尔费米子(Weyl fermions)是一种无质量且具有“手性”的电子,未来将可能在量子计算机、低能耗器件等方面有重要应用。量子瞬间传输,中国人又近了一步今年2月,国际权威学术期刊《自然》杂志以封面标题的形式对该成果进行了重点推介。通俗地说,这一技术可以让科学家在异地瞬间获知粒子状态,从而开启了瞬间传输技术的大门。在今年3月5日的政协小组会上,全国政协委员潘建伟用一个比喻向《科技日报》解释了这项研究:“从合肥带到北京一个保险箱,钥匙忘带了。于是我请合肥的同事测量一下钥匙,告诉我;我在北京复制它。”理论基础:量子纠缠要想弄清楚“量子隐形传态”的原理,就绕不开“量子纠缠”的概念。量子纠缠是指相距遥远的两个量子所呈现出得关联性。科学家早就发现,处于特定系统中的两个或多个量子,即使相距遥远也总是呈现出相同的状态,当其中一个量子状态改变时,其他量子也会随之改变。爱因斯坦曾把量子纠缠称为“鬼魅般的超距作用”,不过观察者网曾经报道,科学家如今认为,量子纠缠其实也是需要信道的,潘建伟教授的项目组2013年也测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。这就是量子隐形传态的理论基础。在量子纠缠的帮助下,带传输量子携带的量子信息可以被瞬间传递并被复制,因此就相当于科幻小说中描写的“超时空传输”,量子在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方神秘地出现。技术突破:非摧毁性测量但想测量一下光子,再让远方复制,实现起来是非常困难的。由于太小,光子“一触而溃”,再精细的测量也让它面目全非。中科大网站介绍说,1997年,国际上首次报道了单一自由度量子隐形传态的实验验证,该工作随后与伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等影响世界的重大科技成果一起入选了《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。然而,以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限,即只能传输单个自由度的量子状态,而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质,即使是一个最简单的基本粒子,如单光子,它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。潘建伟对科技日报介绍说:“测量一个自由度,不干扰其他自由度,很困难。好比测量身高,尺子一拉,体重就受了影响。”中科大此次就是进一步发展出了“非摧毁性的测量技术”。经过多年艰苦努力,研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件,突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限,搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,从而首次让一个光子的“自旋”和“轨道角动量”两项信息能同时传送。据中科大新闻网报道,该实验成果得到了《自然》杂志审稿人的高度评价,他们一致称赞该工作“绝对新颖、重要,处于当前量子光学和量子信息领域的最前沿,可以认为是一个伟大的成就”、“在1997年单个自由度量子隐形传态实验实现的18年之后,这个工作从基本概念上将量子隐形传态提升到了一个新的水平”、“非常有趣,意义重大,且具有极其苛刻的技术难度”。“外尔费米子研究”也入选另据《科技日报》报道,1929年德国科学家外尔Weyl提出——存在一种无“质量”的可以分为左旋和右旋两种不同“手性”的电子,这种电子被称为“外尔费米子”。但是80多年来,科学家们一直没有能够找到合适的材料,可在实验中观测到外尔费米子的存在。通过对拓扑半金属材料进一步的深入研究,中科院物理所方忠团队预言了在TaAs等材料体系中可实现两种“手性”电子的分离,并且这一系列材料更利于实验测量验证。随后国内外多个研究组开始了竞赛般的实验验证工作。2015年初物理所实验团队成功在TaAs晶体中发现了这类特殊的电子,外尔费米子终于第一次展现在科学家面前。此外普林斯顿大学的研究团队也做了相似的工作,MIT的研究团队则在光子晶体中观测到了外尔费米子的行为。具有“手性”外尔费米子的半金属能实现低能耗的电子传输,有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题,同时外尔费米子具有拓扑稳定性,可以用来实现高容错的拓扑量子计算。《物理世界》“年度十大突破”自2009年发布以来,在学术界具有重要权威性,入选的科学研究要符合:具有至关重要性;对科学知识有显著推进;理论与实验具有紧密联系;为所有物理学家普遍关注等条件。
我的方向是高能方向,高能今年好像没有太多重大突破,LHC下半年疑似发现了一对超高能光子,疑似是Higgs particle 的另一种形式。但是置信区间仅为2.6σ,因此,还需要进一步确认到底是什么粒子。另一件,应该是,今年诺奖颁给了中微子。因此,中微子今年又火起来了。今年另一个就是暗物质很火了。下半年中国 发射了“悟空”暗物质探测器,这应该是一件大事吧。
其它各方面,请见下文(来自中科院物理所微信公众号)
2015世界物理八大进展, 中国学者贡献有三 知社 中科院物理所美国物理学会 (APS) 近日评选出2015年物理学标志性进展,中科院物理所团队在外尔半金属方面的工作入选其中,此外中国学者在五夸克粒子、定域实在性的丧钟等研究发现中做出了重要贡献。定域实在性的丧钟量子力学的那个说法很奇怪,对相互纠缠的一对粒子中的一个施加测量行为,将决定另一个远端配对粒子的状态。尽管这一点今天已被广泛接受,但众所周知,爱因斯坦并不赞同这个理论。他认为一对粒子中的任何一个都携带了测定其状态结果所需的足够信息。今年有三个团队打消了人们的疑惑,这一“定域实在性”假设很可能是对的。在进行没有“漏洞”的贝尔定理实验时,来自美国国家标准与技术研究院的科学家,以及奥地利维也纳大学的学者都展示出纠缠的光量子所具有的对照关系超过了定域实在性的预测值。荷兰代尔夫特理工大学的研究人员通过分析纠缠的电子自旋发现了相似的反例。这些实验使近年来日益成熟的贝尔实验盖棺定论,并为安全的量子密码学系统奠定了基础。这个领域的开拓者Alain Aspect在美国物理学会电子刊物Physics观点栏目的评述文章中提到段路明教授的如下工作:L.-M. Duan, M. D. Lukin, J. I. Cirac, and P. Zoller,“Long-Distance Quantum Communication with Atomic Ensembles and Linear Optics,”Nature 414, 413 (2001).五夸克现身大型强子对撞机上底夸克物理实验 (LHCb) 团队为其创立20周年献上了意想不到的礼物:观测到两个五夸克粒子。这些锌离子包含四个夸粒子和一个反夸克粒子,这是对五夸克状态的首次成功探测。研究人员是在检查Λb重子衰减成三种其它粒子时观察到五夸克状态的。这一重子相比其他由质子对撞产生的粒子而言具有足够长的寿命,使得研究人员能够在对撞残骸中发现五夸克粒子。对夸克粒子新形态的研究将为其力学模型的建立奠定基础。清华大学工程物理系教授高原宁、副教授张黎明和杨振伟等组成的研究团队在这项发现中做出了突出贡献。目前,LHCb中国组由清华大学、华中师范大学和中国科学院大学的研究人员组成。单体病毒的三维X射线图像X射线晶体学一直是确定生物分子结构的主要方法。但它需要结晶样本,获取有一定难度。设想无需结晶的单体分子是X射线自由电子激光(XFEL) 技术的终极目标之一,这也是目前可用的最亮X射线源。斯坦福直线加速器中心研究人员通过XFEL产生的强烈脉冲获得了单体病毒的首张三维结构图。通过整合数百张病毒的随机衍射图像,作者最终得以重现米米病毒 (已知的最大病毒之一) 内部的电子密度。这一原理性实验为研究更小型致病病毒打开了大门,如艾滋病病毒、疱疹以及流感病毒等。扭曲的暗物质宇宙在我们眼中的形象其实是部分受到那些巨型暗物质团阻碍后形成的样子,这扭曲了遥远星系的本来面貌。不过天文学家们并未因此而抱怨,相反,他们利用这一引力效果来判断暗物质的位置。智利的暗物质调查(DES) 就是这样一个观测项目。通过分析南方天空139平方度的领域,DES团队创建了巨大而连续的暗物质地图。他们通过测量附近星系图形的微小距角来推断暗物质团的存在位置。项目组目前正致力于完成一幅更大的地图(约全天空的1/8),借此他们将能够测量宇宙的扩张速度——这是神秘的暗能量所带来的影响。外尔半金属的发现1929年,德国数学家Hermann Weyl发表了一个简单的方程式,预测了一种没有质量的新型费米子粒子。一直以来,并没有哪种符合外尔费米子描述的基本粒子被发现。但费米子的相似体已在理论上被证实存在,它以电子激发态存在于一种假设的固体中——即外尔半金属。来自普林斯顿大学和中科院的两个实验团队,发现砷化钽就是这种固体。通过光电放射,他们展示了该材料表面电子能带具有外尔费米子所预期的弧形特征。来自麻省理工的团队则在光子晶体中发现似外尔态电磁微波。由于外尔费米子不具备质量的特性,研究人员预测它将作为信息载体应用于高速电子设备。中科院物理所多名研究人员在外尔费米子的发现中做出了重要贡献。包括方忠、戴希、丁洪、翁红明等人。空间中的量子比特光子虽然已用于在300公里以上的光纤中安全传送量子密钥,归根结底,光的衰减会限制信号在光纤中的传输距离 (量子属性不会损失)。但是,人造卫星与地球之间的联系将很快为量子通讯打开新的篇章。来自意大利帕多瓦大学和马特拉激光测距观测站的研究人员证实,将量子比特编码进光子中可以保存其脆弱的量子属性,即便到距离地球1000公里之外的人造卫星做一次往返旅行也没有问题。作者把量子比特编码在光子偏振当中,将其发射给五个人造卫星,并收到了返回光信息。经过这一旅程之后,借由切实的量子协议,不同的量子比特状态可以被清楚地辨识出来。走近费米子物理学家能够给“似电子”原子安静地照一张照片。单原子经过激光冷却和束缚后可生成图像,但仅限于玻色子。具有像电子那样相同自旋的费米子原子,以及其他粒子都已被证明难以被冷却和光镊。来自麻省理工学院、哈佛大学以及英国斯特莱斯克莱德大学的三个独立团队,成功使费米子原子喊出了“茄子”。基本思路是通过激光同时进行冷却和成像。这一成像能力对于量子模拟来说非常重要,费米子原子之间的相互作用借此可以微调模拟。比如,超导体和超巨磁阻材料中的强相关电子。高速摄影解释气球爆裂方式2015年最流行的一段物理视频就是气球以两种截然不同的方式爆裂。该影片由法国巴黎高等师范学校的物理学家拍摄,研究者表示当内部气压低于一定阈值时,气球会产生一条裂缝而爆裂;内部气压高于这个阈值,气球将从穿刺点成放射状四分五裂而爆炸。基于气球爆炸视频以及对橡胶碎片的分析,研究人员做出解释:在高压条件下,单一裂缝无法快速释放橡胶中的高张力。相反,多裂缝将允许更快速的张力释放。这一结论或将适用于其他材料的快速碎裂情况,如玻璃或者岩石。参考文献还请各位指正,如有不当之处,再来修改。
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