2022年1月14号,少年班学院成功举行了2022年第一场少年班论坛。此次有幸邀请到清华大学高等研究院的翟荟教授,为同学们带来了题为“Interstellar in a Quantum Simulator”的精彩报告。虽然身处考试周的结尾,但同学们热情依旧,早早等候在了少年班学院308教室。物理学院教授邹长铃作为此次报告的主持人,为大家介绍了翟荟教授及其科研成就。之后,报告正式开始。
首先翟荟老师借电影《星际穿越》引入了自己的主题,介绍了最经典的虫洞---爱因斯坦罗森桥。但经典的爱因斯坦罗森桥是不可穿越的,那如何才能够通过虫洞实现时间旅行呢?同学们被深深吸引,并展开热烈讨论。
接着翟老师介绍了ER(爱因斯坦罗森桥)和EPR(量子力学纠缠态)之间的关系和前沿的理论进展。他讲述了引力全息对偶,也就是Ads-CFT全息对偶。很多时候一个d+1维空间的引力理论可以和它边界上的d维量子理论相对应,从而在经典引力模型和量子模型之间架起了一座桥梁。翟老师接着举了一个有趣的例子。在Maldacena-Qi模型中,等效地可以看出左右两个黑洞之间存在随着模型参数变化而决定开或者闭合的虫洞,通过非微扰的求解自洽方程,可以得到一个有效模型。而与之对应的是在冷原子、金刚石色心等系统中,Random Spin体系中在突然撤去外场,体系的磁化的动力学存在两种不同的行为,或者按照exp(-(αt)β)下降,或者震荡下降。这些Random Spin模型在一定的近似下,也可以得到与Maldacena-Qi模型的自洽方程形式一致自洽方程,预示着可以将量子的spin模型的物理用一个经典的引力模型来理解。翟老师举了一个形象的例子,就好比虫洞是一扇门,在不同的参数下,门有可能在来回摆动这关闭,也有可能直接就闭合了,这恰恰对应于spin模型中磁性的两种不同的下降过程。
翟老师进一步向同学们展示了最新的前沿方向,包括用OTOC(out of time-ordered correlation function)和operator size来描述局域的量子信息如何逐渐的扩散到整体。由此引出了引力理论可以帮我们预测Random spin 模型中的新现象,科大的实验中正在做这方面的工作。
讲座末尾,翟老师说,“只有一个物理学”,希望以这个研究工作为例,让同学们感受物理学方向的学科交叉,在这个工作里就体现为量子多体物理、原子分子物理和量子引力的交叉。物理学未来很多新的创新点、突破点可能就藏在这样的交叉里。同时,也希望大家能感受到理论物理和实验的密切结合,在同一个理论框架下,既可以给已有的多个实验一个统一的解释,又可以预言新的实验。
同学们认真听讲,深入思索。在最后的交流环节,同学们与翟老师进行了深入的交流,翟老师也给予了详尽的回答。最后大家合影留念,此次报告圆满结束。