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发布日期:2020年11月02日
西北大学:开展量子物理研究

西北大学量子物理研究团队。资料照片

本报记者 霍强

提起西北大学,“中华石油英才之母”“青年经济学家的摇篮”“作家摇篮”的称号广为人知。其实,早在20世纪80年代,凭借着在数学物理与量子场论等国际前沿领域的研究工作,西北大学就形成了我国理论物理界广泛认可的“西北军”,是我国理论物理研究的重镇,在国际上有着重要的学术地位。

“在已故物理学家侯伯宇先生的带领下,我们坚持从事数学物理与量子场论等基础理论的研究工作,像被誉为‘中国的骄傲’的‘侯氏变换’理论为代表的研究成果在国际上享有盛名。”10月26日,西北大学科技处处长、物理学院教授杨涛告诉记者,“近年来,在物理学院院长、教育部长江学者特聘教授杨文力的带领下,我们紧密围绕量子多体理论的研究,形成了量子可积系统、非线性量子物理、量子调控和量子信息基础理论、电子结构理论与计算等互相关联和交叉的研究方向,取得了一系列具有国际影响的研究成果。”

量子可积系统研究

处于国际领先水平

西北大学物理学院研究团队长期坚持量子可积系统精确解及相关问题的研究,对开边界可积系统、椭圆可积系统等的研究居国内领先、国际同类研究前列,是国际上几个重要的研究小组之一。

“我们将量子多体理论应用于强关联可积系统研究,与中科院物理所的王玉鹏、曹俊鹏研究员合作,提出了非对角Bethe Ansatz方法和非齐次T-Q关系,克服了传统方法的缺陷,成功求解了长期挑战可积模型领域的‘可积但不可解’的一系列典型 U(1)对称破缺模型。”杨涛说。

杨涛告诉记者,团队建立的上述精确求解一般量子可积系统的全新理论框架,全面解决了困扰量子可积系统领域40年的系列著名问题,被国际权威评价为该领域的“重要突破”,处于国际领先水平。应著名出版机构 Springer邀请,团队出版了专著《Offdiagonal Bethe ansatz for exactly solvable models》,权威专家高度评价本书“注定成为该领域的经典”“将对量子可积系统的研究产生深远的影响”。

电子结构理论是量子物理与量子化学结合的重要交叉研究领域,也是西北大学物理学院研究团队的传统优势和特色方向之一。“我们提出的空穴-粒子对称图形酉群方法是原创性的理论,国内外相关研究都是基于我们提出的这一理论开展的。”杨涛说。

基于上述理论,西北大学物理学院研究团队开发了大规模的多参考态电子相关理论计算程序包Xi’an-CI,该程序是国内少数具有自主知识产权的量子化学程序。程序包被用于电子结构理论中的多组态问题的模拟和计算,其部分性能甚至优于国际著名的量化计算高斯程序,已被北京大学、瑞典Lund大学、法国Nice大学等使用,且已安装在中国科学院网络中心超级计算中心的计算机上,为全国的理论化学科研工作者提供服务。

打造一支敢闯“无人区”的

高水平人才队伍

“加强量子多体系统理论及调控方法的研究对促进量子技术的发展具有重要意义,可能在今后二三十年间对人类社会经济发展产生难以估量的影响。”杨涛说,“在长期的积淀中,西北大学凝聚了一支具有钻研精神和创新能力的高水平人才团队,甘坐‘冷板凳’,敢闯‘无人区’。”

目前,西北大学理论物理研究团队拥有成员30人,其中教授13人,副教授11人。团队成员全部具有博士学位,平均年龄为39岁,是一支年富力强、充满活力的学术团队。近年来,团队共承担国家重点研发计划项目课题1项、国家自然科学基金项目27项及陕西省自然科学基础研究计划重大基础研究项目等省部级科研项目10余项。

从事基础研究需要科研人员耐得住寂寞,坐得住“冷板凳”。“以侯伯宇先生为代表的老一辈物理学家执着追求、积极乐观、不计名利、潜心科学研究的精神一直鼓舞和感召着我们,为学科的持续发展创造了良好氛围。”杨涛说。

以西北大学理论物理研究团队为基础,2013年,西北大学物理学院成为国家基金委首批建设的五个“理论物理人才培养与学术交流平台”之一;2016年,获批建设“陕西省理论物理前沿重点实验室”;由于建设成效显著,2019年获国家基金委批准与中国科技大学联合建设“彭桓武高能基础理论研究中心”,成为国内高校首家彭桓武理论物理研究中心。

现在,西北大学物理学院与中国科学院物理研究所建立了长期的科学研究与人才培养合作关系,联合创办“严济慈物理学英才班”;与美国、英国、澳大利亚、德国等国家的著名研究机构开展广泛的交流合作;先后举办了国家基金委量子可积系统暑期学校,2017全国“量子物理:基础、前沿、未来”学术会议,第五届全国光孤子学术研讨会,扭结场论国际研讨会等国内外学术会议,鼓励团队成员和学生积极开展学术交流、访问,形成了良好的学术传统和氛围。

“习近平总书记关于量子科技发展的重要讲话令人振奋,对我们做好量子科技相关科研工作具有重大指导意义。”西北大学理论物理研究团队学术带头人、科技部国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项总体专家组成员杨文力说,“基础研究是科技创新的源头,我们将紧扣量子多体相互作用这一主线潜心量子物理的基础理论研究,面向科学前沿,培养创新人才,为我国量子科技的发展贡献西大力量。”

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