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  物理--2021, 50 (2)   发布日期: 2021-02-12
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机器学习与量子物理专题

微分万物:深度学习的启示 Hot!

王磊,刘金国
全文: PDF (4295 KB)   下载:( 651 )
摘要

深度学习教会了人们一种新的和计算机打交道的方式:将一些可微分的计算单元组合形成一段程序,再通过梯度优化的方法调整程序参数,使其达成期望的目标。这就是微分编程的思想。深度学习技术的快速发展为微分编程提供了趁手的工具,也计算物理开辟了一番新天地。文章介绍微分编程的基本概念,并举例说明它在建模、优化、控制、反向设计等物理问题中的应用。

神经网络量子态及其应用 Hot!

蒋文杰,邓东灵
全文: PDF (4706 KB)   下载:( 565 )
摘要

神经网络量子态是由人工神经网络所表示的量子态。得益于机器学习,尤其是深度学习近年来取得的突破性进展,神经网络量子态的研究得到了广泛的关注,成为当前的热点前沿方向。文章将介绍不同的神经网络量子态,其物理性质与典型应用场景,最新进展,以及面临的挑战。

张量网络与神经网络在物理学中的应用和交融 Hot!

张静,谢志远
全文: PDF (3403 KB)   下载:( 737 )
摘要

基于张量网络的数值重正化群方法,被广泛地应用到物理学的研究中,已经成为量子多体计算方法大家庭的重要一员。近年来,基于神经网络的机器学习方法也逐渐渗透到物理学领域,并被成功应用在量子多体等问题的研究中。文章简要综述了近年来张量网络和神经网络在凝聚态物理和统计物理学的应用,并讨论了两者的相互交叉和结合。

评述

超导技术在未来电网中的应用 Hot!

张京业,唐文冰,肖立业
全文: PDF (10239 KB)   下载:( 355 )
摘要

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。

前沿进展

万亿摄氏度下烹煮夸克汤:核物质相结构和量子色动力学相变临界点的实验研究 Hot!

罗晓峰,刘峰,许怒
全文: PDF (10459 KB)   下载:( 692 )
摘要

高温高密核物质相结构是核物理研究领域的热点和前沿。量子色动力学(QCD)相变临界点的实验确认将是探索核物质相结构的里程碑,具有重要科学意义。为了在这一具有潜在重大发现的研究方向上占据领先地位、取得突破,各国纷纷建造大型加速器以及粒子探测器,开展重离子碰撞实验,其主要目标就是从实验上探索高温高密核物质相结构、寻找QCD相变临界点。文章总结了近年来相对论重离子碰撞中核物质相结构及QCD临界点的实验研究进展,并对未来探索高重子密度区核物质相结构、寻找QCD临界点的重要实验装置做了展望。

实验技术

液氦减压制冷系统简介和常见问题分析 Hot!

苏少奎
全文: PDF (6039 KB)   下载:( 523 )
摘要

液氦减压制冷系统是目前广泛使用的1—4 K制冷装置。文章首先简要分析了液氦减压制冷系统的现状、原理,而后进一步说明各个组成部分的原理、设计和使用时应考虑的内容,并详细描述了液氦制冷系统的关键部件——流阻的现状及发展前景,最后列举了使用中常见的问题及其预防和处理方法。

研究快讯

四声子费米共振与反常巨大声子散射现象

谢琳
全文: PDF (2513 KB)   下载:( 617 )
摘要
近日,南方科技大学物理系教授何佳清团队在具有极低晶格热导率的AgCrSe2材料中的热输运机理研究方面取得重要进展。团队基于多体微扰理论,系统地研究了具有赝二维层状结构AgCrSe2在低温至室温下的非谐晶格动力学,发现该材料中由Ag原子的四阶非谐相互作用以及横波声学支的平坦能量色散关系所诱发的独特的四声子费米共振行为。进一步计算表明,四声子费米共振大幅地增强了声学支声子的四声子散射几率,在低温下可比传统的三声子散射几率高一个数量级,从而四声子散射过程主导了声学支的动力学行为,并导致了反常的巨大声学声子散射以及低热导率性质。

极限之限:物理学中“突破极限”的几种途径

刘永椿
全文: PDF (2513 KB)   下载:( 448 )
摘要
物理研究和体育竞技一样,都追求突破极限。如何突破由基本物理原理设下的极限,是研究者的重要目标。最近,清华大学刘永椿副教授、中国科学技术大学黄坤研究员、北京大学肖云峰教授、美国圣路易斯华盛顿大学杨兰教授和新加坡国立大学仇成伟教授在《国家科学评论》发表了题为“What limits limits?”的观点文章,对物理系统中常见的各种极限进行总结,并指出了“突破极限”的三种情况。

多参数量子精密测量中鱼和熊掌的兼得

侯志博
全文: PDF (1892 KB)   下载:( 536 )
摘要
2300多年前先贤孟子留下鱼与熊掌不可兼得的智慧,告诫后人同时把多个目标做到最优是行不通的。在多参数量子精密测量研究中,人们希望每个参数都实现最优测量,也面临着鱼与熊掌不可兼得的困境。令人兴奋的是,2021年中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组的实验结果挑战了这一古老智慧,实现了所有参数同时最优测量,精度提高了13.27 dB。

PT 对称有向图量子游走及其在网络分析的应用

马小松
全文: PDF (1892 KB)   下载:( 272 )
摘要
量子游走是经典游走在量子力学中的拓展。粒子可以同时沿着不同路径游走形成叠加和干涉。这些独特的量子性质在量子信息中具有多种应用,特别为网络分析提供了比一些经典算法更优越的方案,比如对图中顶点中心度进行排序。与传统量子游走相比,有向图量子游走对应的哈密顿量是非幺正的,而且所有顶点的总概率不守恒,这是一个极大的挑战。
物理攫英

物理学的十大预言

姬扬 编译
全文: PDF (7163 KB)   下载:( 510 )
摘要
几个世纪以来,理论物理学的许多预言改变了我们对世界的理解。本文作者David Appell认为,物理学有史以来最伟大的十项预言如下。

病毒如何传播之不确定性未来

戴闻 编译
全文: PDF (1495 KB)   下载:( 593 )
摘要
长期以来,天文学家精确的预测令世人惊讶。预言3000年4月26日,日全食可观察带,将顺着南美洲、大西洋和北非一线延伸,这一预测没有人反对。但试图描述病原体未来传播的科学家,必须面对非常大的不确定性。研究人员既缺乏关于传染病如何传播的可靠数据,感染能力的微小差异又可以成倍地扩大病毒的传播,从而难以预测各类流行病的严重程度。来自伊利诺伊大学的Nigel Goldenfeld和他的同事,最近以伊利诺伊州为例,开发了一个模型,评估非药物干预时COVID-19病毒传播的短期影响。研究者还探索和量化了模型的局限性,阐明了它无法预测的场景。他们使用该模型,向公民、临床医生和决策者,作出了示范性展示。
物理学史和物理学家

施特恩—格拉赫实验其人其事

林志忠
全文: PDF (3772 KB)   下载:( 761 )
摘要
1922年2月7日晚上至8日清早,德国中部城市气温低寒,下雪,法兰克福大学施特恩—格拉赫实验(Stern—Gerlach experiment)首次成功测量到了电中性银原子束在非均匀磁场中的双重分裂现象,明确印证了微观尺度世界的量子化特性本质,这是近代物理学史上的重大一笔!
谈书说人

谈书说人之三:一桩未曾预料到的官司揭开的真相(下)

刘寄星
全文: PDF (3170 KB)   下载:( 415 )
摘要
朗道1937年2月初到达莫斯科后,立即前往刚建立不久的苏联科学院物理问题研究所会见了所长卡皮察,他给卡皮察写了一封不到14个单词的求职信(图21),就成为了该所的理论部主任。其实,这个位置卡皮察本来是留给玻恩的。朗道在搬到物理问题研究所宿舍之前暂住在老朋友鲁梅尔(图22)的住处。鲁梅尔当时除任列别捷夫物理研究所的研究员外,还在莫斯科大学讲课,并担任莫斯科皮革学院的物理教研室主任。正是在鲁梅尔的帮助下,前来莫斯科追随朗道的学生波梅兰丘克、栗夫席兹才在皮革学院找到了教职。老友相见,无话不谈,除了研讨学术之外,不免也谈些对时局的看法,结果是祸从口出。
物理思想进课堂

物理——描写自然的“记叙文”

魏红祥,陈征,张玉峰
全文: PDF (3260 KB)   下载:( 328 )
摘要
描写自然现象的“记叙文”有“六要素”:“时间、地点、人物”和事情的“起因、经过、结果”,探究自然规律的物理学同样包含这些要素。就像掌握了“六要素”就更容易写出一篇合格的记叙文一样,把握住物理学的“对象”和“结构”,眼前的世界就会变得条理清晰,脉络清楚,那些平日看起来千头万绪、杂乱无章的图像、概念、定律、公式立时就会简洁而优美。
科学基金

2020年度物理科学二处科学基金评审工作综述

李会红,章志明,金亮
全文: PDF (1832 KB)   下载:( 419 )
摘要
国家自然科学基金委员会(简称基金委)数理科学部物理科学二处(简称物理II)主要负责受理基础物理、粒子物理、核物理、核技术与应用、加速器物理与探测器技术、等离子体物理、同步辐射技术等领域的研究工作,同时负责受理国家自然科学基金委员会—中国工程物理研究院联合基金(简称NSAF联合基金)、国家自然科学基金委员会—中国科学院联合设立的大科学装置科学研究联合基金(简称大装置联合基金)、理论物理专款等特殊类型的项目,还有核技术创新联合基金中涉及物理II 领域的项目。文章简要综述2020年度物理II 基金项目受理、评审和资助情况以及2021年度申请注意事项。
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