《科学之光-量子神奇》的第一讲由中国科学院院士,人工微结构科学与技术协同创新中心主任,南京大学物理学院邢定钰教授和教育部长江学者特聘教授,南京大学物理学院李建新教授主讲。本次课程为同学们介绍了量子科学发展的历史及其深远意义。同时,深入浅出地解释了尖端量子科技与我们日常生活千丝万缕的联系。二位教授的精彩讲座进一步激发了同学们对于量子科技的兴趣,拉近了同学们与科研前沿的距离。在场同学们积极参与,反响热烈。

邢定钰院士的讲座以《量子科技浅说》为主题,高屋建瓴地介绍了量子科技发展的历史脉络和量子科技对于未来发展的深远意义。邢院士以中央政治局第24次集体学习,聚焦量子科技的事实为背景,开门见山地介绍了对于量子科技研究的热潮以及量子技术对于产业变革、国家发展的重要性。接下来,邢院士按照量子论的诞生、量子信息和量子材料三个部分为大家进一步介绍了量子科技的发展。首先,邢院士介绍了量子论诞生的时代背景,它是一个完全不同于经典物理的理论。这朵20世纪末物理学天空上“一朵小小的乌云”最终降下来一场暴风骤雨,开辟了一个崭新的物理学领域,深刻地影响了科技发展的进程。接下来,邢院士以著名的薛定谔的猫,简明生动地介绍了量子力学里量子态及其叠加、观察等概念。在介绍量子信息时,邢院士以量子比特为切入点,点明了量子比特可以存储量子态的特性,是区别于经典比特的一种革命性进步。以量子比特为基础的量子通信技术,在引力波的精密测量、北斗系统的精确定位、高性能的量子计算机等很多方面已经取得了举世瞩目的成果。最后,邢院士介绍了超导量子材料、自旋电子材料、量子智能材料和光量子材料等几种前沿的量子材料,并展望了量子材料在输电、存储技术、信息处理等方面的光明前景。

李建新教授的讲座以《从光说起》为题,集中于量子物理和量子材料方面的内容。李教授首先阐明了量子物理与我们日常生活看似很远,实则很近的关系:一方面,以量子物理理论为基础的固体电子学、受激辐射等理论构成了现代半导体技术发展的基础,塑造了我们现代生活的面貌;另一方面,量子物理的许多概念,不能以日常生活的直觉来理解,因此又显得高深莫测。接下来,李教授以黑体辐射和光电效应为载体,向同学们着重介绍了量子物理中能量量子化、波粒二象性的概念。这既是量子物理的基本概念,也是其与经典物理的重要区别。紧接着,李教授以双缝干涉实验为例,进一步深化了对于量子态叠加、纠缠、观测和坍缩的讲解,并以此为基础,引出了量子隐形传态的概念,它是量子通信技术的重要基础。而后,李教授以量子磁体和量子自旋液体为代表,介绍了量子材料及其研究前沿。最后,李教授以超导体的迈斯纳效应为例,介绍了材料中量子效应与宏观现象的联系,并展望了量子材料在高温超导领域的未来。
在提问环节,李建新教授耐心地解答了同学们对于量子理论的各种困惑,指出量子力学的很多理论还亟待完善,对于一些根本问题的探讨可能还涉及到哲学范畴。李教授鼓励大家积极学习相关的理论、实验知识,探索更广阔的的量子物理世界。(文:物理学院 郭子靖;图:物理学院 王千义)
