狄拉克光子晶格、金屬納米結構、阿秒極紫外脈沖串光源 、Graphene異質結 | 本周物理講座

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報告人：郝鵬翔，京都大學基礎物理學研究所

時間：9月23日（周二）14:00

單位：中國科學院理論物理研究所

地點：南樓6620

摘要：

We investigate the reconstruction of bulk local states in flat spacetime using states from Carrollian conformal field theories (CCFTs), which are proposed as the dual field theories in one dimension lower for flat holography. For scalar-type massive excitations in the bulk, the reconstruction can be achieved through states in what is known as the induced representation. In this scenario, we observe a match between the Hilbert spaces of the bulk and the boundary. Additionally, the bulk flat correlation functions can be reproduced using the induced states in the boundary field theories. In this talk, I will briefly review the flat spacetime holography and Carrollian conformal field theories and then go to the bulk reconstruction.

報告人簡介：

郝鵬翔于2020年在北京大學物理學院獲得博士學位。隨后，他在清華大學丘成桐數學科學中心和京都大學基礎物理學研究所進行博士后研究。他的主要研究興趣包括平坦時空全息、卡洛爾共形場論、EOW brane和邊界共形場論。

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報告人：Pierre A. Pantaleón

時間：9月23日（周二）14:00

單位：清華大學物理系

地點：物理樓W105

摘要：

Graphene heterostructures host narrow bands and strong interactions that enable unconventional superconductivity (SC). Beyond magic-angle twisted bilayer graphene (TBG), SC has also been reported in other twisted multilayers and recently in non-twisted rhombohedral multilayer graphene, raising the question of a unifying mechanism. We investigate these systems within a Kohn–Luttinger–like, Random Phase Approximation (KL-RPA) framework and show that, in twisted structures, the critical temperature depends strongly on wavefunction localization. In TBG, extended states promote Umklapp scattering and yield Tc around 6 K, whereas localization in other twisted multilayers suppresses pairing to the millikelvin regime. The Hartree potential, tied to charge redistribution in flat bands, further modulates pairing strength; together with wavefunction localization, it provides a predictive mechanism for SC in twisted heterostructures. Comparisons with non-twisted rhombohedral multilayers, where Tc is also in the millikelvin range, reveal common features in the superconducting state, suggesting continuity across twisted and untwisted systems. Our results position the KL-RPA framework as a robust candidate theory for superconductivity in graphitic compounds and highlight strategies to engineer higher Tc in these materials.

報告人簡介：

Pierre A. Pantaleón is a theoretical physicist with international experience in quantum materials and low dimensional systems. He earned a PhD in Physics from the University of Manchester, where he studied topological properties of magnetic spin lattices, and holds master and bachelor degrees in Theoretical and Mathematical Physics from the Universidad Autónoma de Baja California, with training in applied mathematics at the Universidad de Cádiz. He has taught as a university lecturer and coordinated science museum workshops. Dr. Pantaleón is a principal researcher at IMDEA Nanoscience in Madrid in theoretical modelling. His research focuses on electronic correlations, superconductivity, and topological phenomena in graphene heterostructures. He develops analytical models, continuum approaches, and large scale simulations to study twisted and untwisted graphene multilayers, artificial moiré superlattices, and interaction driven phases. Recent work introduced a generalized KL RPA (Kohn Luttinger Random Phase Approximation) framework to predict superconductivity in graphene heterostructures and proposes device level strategies using artificial superlattices to engineer correlated states. He has authored peer reviewed publications in journals such as Nature Reviews Physics, Nature Communications, ACS Nano, Physical Review Letters, and PNAS, and maintains active collaborations with teams across China, Mexico, the United States, Singapore, Argentina, and Europe.

3

報告人：羅嗣佐，吉林大學

時間：9月23日（周二）14:30

單位：中國科學院物理研究所

地點：懷柔園區X1樓101會議室

騰訊視頻：756-267-400

會議密碼：250923

摘要：

阿秒光脈沖因其超快的時域特性能夠追蹤電子動力學的運動在原子分子物理、凝聚態物理以及光化學等領域得到了廣泛關注，然而其寬譜帶特性也使得解析電子動力學及相關物理過程極其復雜。在光電離中利用窄帶高次諧波輻射的阿秒脈沖串光源既有望保持其超快的時域特性還能夠實現更高能譜分辨的探測能力，本報告將介紹我們建立的阿秒脈沖串光源和譜學測量系統及近期利用阿秒光電子干涉方案開展的原子分子電離動力學系列研究工作。包括利用光電離延遲探測原子中電子關聯、分子電離誘導的自發對稱性破缺和通過測量光電子密度矩陣獲取電子-離子糾纏等多體電子動力學研究結果。同時還將展示阿秒極紫外空間光束制備、調控及表征特別是阿秒Bessel-Gauss光束產生和測量。同時獲取高的能譜（~100 meV）和時間（20as）分辨，有望在量子態分辨的基礎上在阿秒時間尺度深入認識電子的演化過程，將為阿秒原子分子物理、凝聚態物理的研究和應用提供新的思路。

報告人簡介：

羅嗣佐，吉林大學教授，博士生導師，入選國家級青年拔尖人才。2015年博士畢業于吉林大學，師從丁大軍教授。主要從事超快強激光與原子分子相互作用和阿秒原子分子電子動力學的研究，在Nature Photonics，Physical Review Letters，Science Advances，Light: Sci & Appl, Physical Review系列知名期刊發表SCI論文60余篇。2021年至2023年在瑞典隆德大學2023年Nobel物理學獎得主Anne L‘Huillier教授研究組從事阿秒原子分子電離動力學的研究工作，擔任中國光學工程學會光譜技術與應用專業委員會委員，中國化學學會時間分辨譜學專業委員會委員以及Fundamental Research和Ultrafast Science雜志青年編委。

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報告人：吳曉飛，德國萊布尼茨光子技術研究所

時間：9月24日（周三）10:00

單位：北京大學物理學院

地點：物理學院中215教室

摘要：
納米光學領域的主要內容為利用人工納米結構去控制與增強光與物質在納米尺度的相互作用并進行相關現象的科學研究，以及如何提高光學探測的靈敏度和分辨率乃至調節遠場傳播光束的性質等應用研究。其中的一個分支領域是利用金屬納米結構對光在納米尺度進行調控，進而實現在各種光學技術中的應用，即所謂的等離激元學（Plasmonics），其基本原理是金屬表面電荷與光的相互作用產生表面等離激元，使得光被約束在金屬表面，從而可以產生增強以及導引的現象。等離激元在過去的二十多年中獲得了長足的發展，在許多相關的基礎科學與先進技術研究中發揮著重要的作用。在本報告中，我將介紹本人在等離激元學領域所做的部分研究包括光驅動微米無人機和金屬納米結構的先進制備技術等。

報告人簡介：

吳曉飛，德國萊布尼茨光子技術研究所（Leibniz-IPHT）資深科學家，研究領域為納米光學。2010年獲得北京大學理學博士學位。任職前曾在維爾茨堡大學、馬克斯.普朗克固體研究所和拜羅伊特大學從事博士后研究工作。主要研究興趣為金屬納米結構的光學性質及其在各種光學技術（顯微、光譜、發光、傳感、光操控、光子線路等）中的應用，以及微納米結構先進制備等。

5

報告人：Prof. Peter D Drummond, Swinburne University of Technology

時間：9月24日（周三）10:00

單位：北京大學物理學院

地點： 物理樓西213

摘要：

We introduce a noval quantum phase-space: a matrix coherent state distribution. This extends and improves any quantum phase-space to include symmetry groups. The purpose of this is to distinguish global symmetries from local fluctuations,greatly improving efficiency and precision. The general method is applicable to any nearly symmetric state of Hamiltonian, and has very many potential uses. This unifies the positive-P method with the Carusotto et al Bloch state method.

As an example, we treat quantum advantage experiments on Gaussian boson sampling (GBS), where computing exact random photon counts would be exponentially hard. The positive-P(+P) method is used to validate current, lossy GBS experiments.However, in future ultra-low experiments, this will no longer be enough. The cause is subtle: with nearly conserved parity symmetry, the +P method develops extended phase-space probability tails, increasing sampling errors.

This sampling problem can be efficiently solved with matrix coherent states, which include such group symmetries in the coherent basis set. In the case of low-loss GBS of >1000 modes, as potential future quantum advantage experiments, the sampling variance using matrix coherent states is reduced by millions of times compared to previous competing methods. This gives speed-up factors of billions for validation checks. We give present and future numerical examples.

報告人簡介：

Peter David Drummond is a University Distinguished Professor and Science Director of the Center for Quantum and Optical Science at Swinburne University of Technology. His current work is on: quantum simulations of entanglement and steering in optomechanics and superconducting quantum circuits, quantum computers, the foundations of quantum mechanics and quantum measurements, as well as an analog quantum computer for the early universe.

6

報告人：宋道紅，南開大學

時間：9月24日（周三）15:10

單位：北京大學物理學院

地點：物理學院中212教室

摘要：
本次報告將分別從短程、中程和束縛序的三個方面講述淺談我們對無序復雜體系結構的理解。狄拉克光子晶格是一類具有線性狄拉克錐型能帶的人工光學微結構。在狄拉克點附近，光的傳輸行為可由類狄拉克方程描述，從而可用于模擬無質量狄拉克費米子的物理特性，以及研究與狄拉克錐能帶相關的拓撲現象。其中，蜂窩型光子晶格（也稱為光子石墨烯）是一種最典型的狄拉克光學微結構，為在光學系統中探索狄拉克錐能帶相關的拓撲物理現象提供了理想的實驗平臺。在本報告中，將介紹我們在光子石墨烯及其它類狄拉克光子晶格中實現的系列新穎拓撲物理現象，包括贗自旋-軌道角動量轉換產生的光渦旋、對稱性破缺導致的波包自轉現象及發現了石墨烯結構的第四種邊界態等。相關研究結果不僅有助于加深對狄拉克微結構中拓撲現象的理解，也為微結構中光場調控提供了新機制。

報告人簡介：

宋道紅，南開大學教授。主要從事拓撲光學微結構中光傳輸及新物理的研究，利用光子晶格平臺模擬和探究凝聚態物理、材料科學和光子學交叉領域的重要前沿物理問題，探索狄拉克物理與拓撲物理在光學中帶來的新現象及新機制。在Science, Nat. Mater., Nat.Commun., Phys. Rev. Lett., Light: Sci. & Appl.等期刊發表論文八十余篇。主持承擔了國家重點研發計劃項目課題、國家自然科學基金和天津市杰出青年基金等項目。研究成果入選2021年度中國光學十大進展，作為主要完成人獲天津市自然科學獎一等獎，中國光學學會首屆光學科技獎二等獎。

7

報告人：黃豐，中國科學院贛江創新研究院

時間：9月25日（周四）15:00

單位：北京大學物理學院

地點：物理大樓中212報告廳

摘要：

氧化鋅（ZnO）是一種歷史悠久的材料，由于其微觀結構非中心對稱，最初被預測可以應用于壓電和非線性光學領域，又因為它在室溫下具有寬的禁帶和高的激子束縛能，是一類重要的第三代寬禁帶半導體材料，在半導體領域受到了廣泛關注。然而，在實際應用中，ZnO在上述各個領域都遇到了一些瓶頸問題：在壓電領域，原本被認為是絕緣的ZnO出現了意外的導電性；在非線性光學領域，ZnO的折射率差很小，難以獲得好的相位匹配；在半導體領域，難以同時獲得高載流子濃度、高遷移率、高熱穩定性的p型ZnO。本文主要針對以上ZnO的應用前景及相關瓶頸問題進行了總結，并提出了適用于離子型化合物半導體的載流子調控普適性理論，即：載流子類型完全由材料的精細化學組分完整表達式來決定這一規則將原本被認為是無關的材料精細化學組分完整表達式和載流子類型兩個概念聯系起來，在認識上具有很大的突破，并形成了材料科學研究的新理論。該理論成功指導了高絕緣和高熱穩定性的n型ZnO單晶以及高遷移率摻Al：ZnO薄膜的生長，并為高載流子濃度、高遷移率、高熱穩定性p型ZnO的制備提供了新思路。近來，除了上述應用領域外，ZnO還被發現在超快閃爍體和中紅外（MIR）透明導電窗口領域具有較大的應用貢獻，并推測這些領域很可能領先于ZnO原本受到重視的研究領域而取得真正的應用進展。

報告人簡介：

黃豐研究員，現就職于中國科學院贛江創新研究院。國家杰青、國家“萬人計劃”領軍人才、“新世紀百千萬人才工程”國家級人選、國家創新人才推進計劃中青年領軍人才、廣東特支計劃領軍人才、中國化學會青年化學獎等獎勵，享受政府特殊津貼。長期致力于半導體材料生長中的熱力學與生長動力學研究。首次實驗證明了晶態材料和液相界面存在負的界面自由能，對材料科學根基性的相圖、相律理論形成挑戰。在傳統熱力學和半導體間提出了一種能夠被材料學家和半導體學家共同接受的絕緣體向半導體轉變普適性理論，利用該理論制造的大尺寸優質ZnO單晶成功應用于反沖質子超快診斷、快中子檢測等多項重大國防任務，已證實飛行器的隱身、電磁防護等領域具有重要的應用前景。在包括Phys.Rev.Lett.、J.Am.Chem.Soc.、Adv.Mater.、Nat.Commun.、Nature、Science、NanoLett.等發表論文170余篇，他引>8000。申請專利40項，授權15項。

8

報告人：吳岳良，Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences

時間：9月25日（周四）15:00

單位：中國科學院理論物理研究所

Zoom Meeting：865 8003 4689

Passcode：634014

9

報告人：N. N. Nikolaev，L. D. Landau Institute of Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences

時間：9月25日（周四）16:00

單位：中國科學院理論物理研究所

Zoom Meeting: 865 8003 4689

Passcode: 634014

10

報告人：李彥霏，西安交通大學能源與動力工程學院

時間：9月26日（周五）10:00

單位：北京大學物理學院

地點：物理學院中215會議室

摘要：

極化正電子源是高能物理對撞機、物質反物質研究等諸多前沿領域的核心需求。然而，基于傳統加速器的極化正電子源依賴龐大復雜的裝置，存在系統復雜、成本高昂且束品質難以進一步提升的固有挑戰。發展緊湊型、高極化度的新型正電子源，已成為該領域亟待突破的問題。超強激光與物質相互作用為在臺面尺度產生高極化粒子束提供了革命性的途徑。本報告將系統介紹我們針對“激光驅動極化正電子源”這一挑戰目標所開展的系列研究。我們聚焦于“激光-電子對撞產生正電子”的級聯過程（非線性康普頓散射+非線性Breit-Wheeler過程），通過系統解決級聯過程中自旋與偏振動力學的數值模擬難題，我們首創了電子輻射自旋極化的精確動力學方法，突破了光子偏振的全關聯建模，最終建立了基于螺旋度傳遞的正電子極化產生框架，首次完成激光驅動縱向極化正電子源的全流程數值驗證，系統性閉合了“電子-光子-正電子”的極化傳遞鏈條，為緊湊型極化正電子源的實現奠定了堅實理論與數值基礎。

報告人簡介：

李彥霏，西安交通大學能源與動力工程學院教授，博士生導師，青年拔尖人才。主要研究方向為強場物理及其應用研究，代表性成果包括：建立了描述超強激光非線性康普頓散射和Breit-Wheeler正負電子對產生過程中（正）電子自旋和光子偏振動力學過程的理論模型；發展了電子自旋和光子偏振全分辨的超強激光-電子束相互作用過程的數值方法；利用發展的理論與計算方法，先后提出了利用PW超強激光來產生“極化電子源”、“偏振高亮伽馬光源”和“極化正電子源”的全新技術途徑，共發表學術論文30余篇，包括Phys. Rev. Lett.4篇（一作）、ESI高被引論文1篇。主持國家自然科學基金項目4項、中科院先導A專項課題1項。2022年獲基金委優青基金項目資助。獲“亞太物理青年科學家獎”、“陜西高等學校科學技術研究優秀成果獎-特等獎”等獎項。

封面圖片來源：https://www.spark-opt.com.cn/article-item-1236.html

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