题目：量子操控下热力学问题的实验探索

报告人：冯芒

邀请人：景俊

时间：2023年12月8日（周五）15:30

地点：紫金港校区海纳苑8幢215报告厅

摘要：

热力学是描述热现象的宏观唯象理论，在经典物理领域取得了巨大的成功。近年来随着量子技术的迅猛发展，人们开始关注量子层面上的热力学问题。基于信息熵理论和量子力学的基本原理，可以建立量子信息与热力学的关系，称为量子热力学或信息热力学。本报告将介绍微尺度下热力学研究的一些基本观点，并讲述基于离子阱体系近期完成的几个量子热力学的实验工作，分别涉及量子信息的擦除、量子信息处理的速度极限、机器学习辅助下的热力学演化以及非厄米量子热机等。离子阱是稳定束缚离子的电磁场系统，是目前最有希望展现量子技术优越性的物理系统之一。通过精准操控40Ca+离子的量子态制备、时间演化和测量，能够实验展现热力学在量子力学层面上的独特性质, 可为量子计算机的最小功耗、最大计算门操作速度和量子化环境的应用等提供原理性参考，也将促使人们深入探索量子世界的信息-能量转化、功-热关系和新奇物理现象。

个人简介：

冯芒，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院二级研究员、中国科学院大学教授、博士生导师。 曾两次参与欧盟委员会资助的量子计算研究项目，长期从事囚禁离子体系的量子信息方面的研究，在国内率先搭建了用于量子信息处理的离子阱实验平台多套，致力于量子精密测量的基础性研究和量子技术的应用、量子热力学、超冷离子体系的量子计算理论与技术等。在国际学术期刊上发表论文320余篇，他引超过7000次，并多次被新华社、国家自然科学基金委、中国科学报和国外媒体报道，其中2010年、2018年和2022年各有一篇论文被美国物理学会作为亮点工作撰文评价； 2013年的一篇论文曾入选英国物理学会期刊2012-2013年度最高质量等级论文，现拥有十余项专利授权。近年来主持的重要课题有：国家自然科学基金委重点项目和区域联合基金重点支持项目，国家科技部973项目和重点研发计划，广东省重点领域研发项目“量子科学与工程”专项。