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用數學解決物理 成大物理教授為開放性量子系統理論闢新徑 https://www.chinatimes.com/realtimenews/20190911002016-260405?chdtv 「量子電腦」具備強大平行運算能力,全球學界、業界競相投入研發,成大物理系教授陳 岳男與工科系助理教授陳宏斌發展「消相位動態過程的量子性檢測與驗證法」,為開放性 量子系統理論闢出新徑,將有助於台灣掌握建立量子電腦,與發展量子系統關聯性的檢測 技術,研究成果8月登上國際頂尖期刊Nature Communications(自然通訊)。 「以高深數學解決物理問題,不是用物理來研究物理問題,這個厲害,青出於藍!」陳岳 男教授肯定陳宏斌的努力,他說,「消相位過程」對量子系統影響極大,陳宏斌提出「哈 密頓量係綜集合模擬法」及進一步將理論改寫,推廣到更大應用範圍,研究成果將有助於 台灣掌握建立量子電腦,與發展量子系統關聯性的檢測技術,意義重大。 陳宏斌一路在成大物理系攻讀到博士,研究所起跟隨陳岳男教授, 2019年8月獲聘為成大 工科系助理教授。陳岳男稱許陳宏斌的表現,「默默累積實力,初期不見鋒芒,但一路走 來如倒吃甘蔗,展現出強大爆發力與一流研究成果」。讓他最佩服的是,陳宏斌以高深數 學解決物理問題,不是用物理來研究物理問題,「這個厲害,青出於藍。」 陳宏斌透露自己研究所期間並不出色,一度考慮是否該離開學術研究圈,但因喜歡做研究 ,加上陳岳男老師以開放方式指導學生,放手讓學生做研究,當初提出以數學方式來研究 量子系統理論,非以物理方法來研究,老師也很尊重,「若非老師給學生很大的空間,一 些創新想法可能會被壓抑,現在自己大概還是研究做得很普通的博後吧。」 陳岳男、陳宏斌與日本理化學研究所(RIKEN)、韓國高等技術學院(KAIST)、交大的學 者們近年組成研究團隊,共同研究量子系統的消相位過程與亂序(disordered)環境影響 下的關係。「消相位動態過程的量子性檢測與驗證法」論文,陳岳男是通訊作者,陳宏斌 是第一作者。 量子電腦運算速度極快,傳統電腦要花數10年才能解決的問題,量子電腦可能1天就能達 成。不過,目前世界上都還在找尋量子電腦的關鍵應用,一般推測,也許可以在機器學習 分析、材料開發、加密演算等發揮優勢。隨著量子科技的發展,量子力學的概念也逐漸被 認識,甚至走入電影情節。 在真實物理實驗,一個量子系統無可避免會與其周遭環境交互作用,但這並不易藉由測量 、操作與驗證得知。可是與環境交互作用又是量子系統發生消相位過程的主因。陳宏斌提 出以哈密頓量係綜集合(Hamiltonian-ensemble)法,模擬消相位過程。研究證實,可以 用此一模擬法偵測出來的量子系統,一定是具有量子特性,此一研究成果在2018年1月刊 登於Physical Revies Letters(物理評論通訊)。 陳宏斌希望「哈密頓量係綜集合模擬法」不僅能用在量子電腦,還能應用到其他類型量子 系統,於是將理論做了一個形式上改寫,將一般用時間來描述與探討消相位過程,轉換到 頻率空間去描述探討,創新改寫也為開放性量子系統理論開闢出新的研究路徑,論文更進 一步登上Nature Communications(自然通訊)。 陳宏斌說,會做量子電腦研究來自國際學術交流機緣,2016年偶然發現自己做的研究與日 本理化學研究所做研究,主題不同,卻有共同物理現象,驚訝之餘,雙方開始合作試著解 答「為什麼」,做著做著就走入量子系統領域。研究過程多次遇到很難用物理處理的複雜 問題,由於自己喜歡數學,大學時又輔修數學,靈光一閃試著用抽象的數學來研究,一步 步走出困境,做出滿意的結果。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.192.157.138 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1569768983.A.F87.html
keyesleo: 能用純數解決問題,我個人覺得這可能需要一些機運 10/01 00:24
keyesleo: 我個人感覺,純數解決問題,威的時候會非常威,但問題 10/01 00:26
keyesleo: 是純數派不上用場的例子可能更多 10/01 00:26
keyesleo: 而且有時想事情如果太偏抽象數學,速度常常會很慢 10/01 00:28
wohtp: 人家拿的是物理博士,基本功應該都有吧。我才不信真正純數 10/01 00:45
wohtp: 背景的跑來做物理能做出什麼鬼。 10/01 00:45
webster1112: 數學是物理的語言 10/01 01:23
wohtp: 語言本身是空洞的。 10/01 08:58
wohtp: 我稍微修正一下好了,「純數而沒有物理背景的」 10/01 08:59
Eriri: 其實要看到底要怎麼定義什麼才叫作物理問題 很多偏微分方程 10/01 11:11
Eriri: 的解 都是有非常深刻的物理意義 但常常物理學家根本沒能力 10/01 11:11
Eriri: 做的動 10/01 11:11
Eriri: 例如很長一段時間 廣義相對論幾乎就只有純數學家才做的動 10/01 11:12
Eriri: 或者像前幾年的Fields medal得主Villani 一個非常重要的工 10/01 11:12
Eriri: 作 就是關於非平衡初始條件的Boltzmann方程式怎麼收斂到平 10/01 11:12
Eriri: 衡態 這是個物理意義非常深刻而基本的問題 但物理學家根本 10/01 11:12
Eriri: 就做不動 10/01 11:12
Eriri: 當然 偏微分方程本身常常就有來自物理的起源跟動機 能做好 10/01 11:12
Eriri: 偏微分方程的數學家 即使沒有真正讀過物理學教科書或修過 10/01 11:12
Eriri: 物理系的課 也一定對這些偏微分方程 有一種具體的直覺的圖 10/01 11:12
Eriri: 像的理解 只是他們的理解圖像跟方式 未必跟物理學家完全一 10/01 11:13
Eriri: 樣 10/01 11:13
webster1112: 物理只有實驗/觀測驗證 實驗觀測就有數字比對 10/01 14:30
webster1112: 物理定律/定理 需要數學表達/數學"工具" 推理 你可 10/01 14:32
webster1112: 以跟霍金/費曼一樣寫科普暢銷書不用公式 (G*難) 10/01 14:34
webster1112: 但是數學家發明的思想工具語言 可以幫助你精準正確 10/01 14:38
webster1112: 表達 10/01 14:38
webster1112: 甚至預測可能推廣 好東西(工具)不用嗎 ? 10/01 14:40
webster1112: 數學是具象事物(物理)的抽象化思考創造物-- 10/01 14:43
webster1112: "思考工具" 你可以用它簡化很多思考 也可推廣 預測 10/01 14:46
webster1112: 法拉第很偉大用力線彌補數學短缺 但麥斯威爾用數 10/01 14:51
webster1112: 學殺四方 10/01 14:52
Eriri: 物理學家用的是算數 即使是費曼跟愛因斯坦 其實都只是在算 10/01 17:43
Eriri: 數 而我們在講的是純數...不過我也不確定你到底分不分的出 10/01 17:43
Eriri: 來 10/01 17:43
keyesleo: 我自己和我朋友的例子,要能同時掌握物理和抽象數學, 10/01 18:53
keyesleo: 除非真的很有天份,不然真的累到死.......當然環境也佔 10/01 18:53
keyesleo: 了一些因素! 10/01 18:53
keyesleo: 有些人說物理要好,數學必須扎實,這句話,真的不見得 10/01 18:55
keyesleo: 適合一般人 10/01 18:55
keyesleo: 我有個認識的人,jackson是跳著讀,但後面的習題有九成 10/01 19:18
keyesleo: 能自己算出來,我覺得他就很適合同時拼物理和抽象數學 10/01 19:18
keyesleo: 了 10/01 19:18
webster1112: 萬有引力定律 少了微積分工具加持 根本 ... 10/01 21:19
keyesleo: 人的能力和注意力是有限的,而且,一個人的能力是不是 10/02 12:10
keyesleo: 剛好很適合那個位置做的研究,常常很難講 10/02 12:10
wohtp: 語言學者不會自然變成小說家。然後小說的進入門檻已經非常 10/03 15:05
wohtp: 低了... 10/03 15:06
wohtp: 什麼人想分享個小故事都是小說的雛型,所以語言學者與小說 10/03 15:08
wohtp: 的距離,已經比純數與物理還近了 10/03 15:09
j0958322080: jackson習題不是沒答案嗎怎知他是對的 10/03 15:22
keyesleo: 當您看過什麼叫做極有天賦的人物,您就會發現,你問的 10/03 19:08
keyesleo: 有解答還是沒解答,根本不是在乎的重點 10/03 19:08
j0958322080: 難道曉園那本書的作者就是他!? 10/04 00:28
keyesleo: 不是 10/04 01:18
sunev: 對強者來說,答案是顯然的(trivial) 10/04 13:15
GaryOak: 結果推文都沒在討論這個研究本身XD 10/04 22:58
peterqlin: 我比較好奇,那位寫Jackson習題的同學現在在哪高就? 10/05 01:54
keyesleo: 他台大碩時做第一原理,現在在國外,好像做弦,我認識 10/05 12:18
keyesleo: 他時是大學時,現在沒聯絡了,我不能在這個公開場合講 10/05 12:18
keyesleo: 他的名字 10/05 12:18
keyesleo: 反正我不是他那種能力的人,我的重點,就是在於,要能 10/05 12:29
keyesleo: 同時掌握抽象數學和純物,除非你真的很有天賦,不然會 10/05 12:29
keyesleo: 累死你 10/05 12:29
sunev: 做弦論啊....... 10/05 13:11
keyesleo: 我認識的人之中,沒有天賦,但又想同時掌握純物和抽象 10/05 13:21
keyesleo: 物理的朋友,最後的下場就是被當的一塌糊塗 10/05 13:21
WINDHEAD: 我也覺得 Villani 作的就是很難的物理 10/12 22:27
WINDHEAD: 只是不知道物理學界買不買單 10/12 22:28
Eriri: 老實講 我覺得根本不必在意物理學家買不買單 物理學家只是 10/16 12:07
Eriri: 一群用著有侷限性的工具與價值觀研究物理的一群人 物理並 10/16 12:07
Eriri: 不只等於物理學家研究的學問 10/16 12:07
Eriri: 就好像希爾伯特曾經說過的:物理對物理學家來說實在太難了 10/16 12:08
Eriri: 不該只留給物理學家做 10/16 12:08
psion: 不過他也說過:哥廷根的小學生都比愛因斯坦董微分幾何,但是 10/16 16:49
psion: 廣義相對論是愛因斯坦發明的 10/16 16:49
Eriri: 那是因為愛因斯坦是特別的 10/17 00:00