2024年10月21日，beat365官方网站學術論壇（第四十四講）在beat365思源多功能廳成功舉辦。德國馬克斯普朗克結構與動力學研究所所長、德國科學院院士和中國科學院外籍院士Angel Rubio教授應邀作了題為“量子電動力學密度泛函理論——量子材料的光調控”（Quantum Electrodynamics Density functional theory (QEDFT): quantum materials engineering with light）的學術報告。本次論壇由beat365凝聚态物理與材料物理研究所李新征教授主持。

李新征主持

量子材料實際應用的關鍵就在于實現對其物性的精細調控，而光調控技術集非接觸、高速、高精度和低能耗等衆多優點于一身，有望在信息技術、新能源、生物醫學等量子材料器件領域大展身手。然而，材料與設備中複雜的非平衡光緻過程、超快動力學以及可能的新物态也一時擋住了研究者前進的步伐。對此，Rubio教授近年來發展了一套結合量子電動力學與電子結構理論的嚴格框架，準确描述了量子材料中帶電粒子或準粒子與光子的相互作用，宣告了第一性原理計算對光的描述從傳統含時密度泛函理論（TDDFT）下的經典光場尺度邁進到QEDFT中更精細的光子尺度，并開啟了“光腔物性調控”（Cavity Materials Engineering）的新方向。

Rubio教授作報告

在早期的凝聚态計算物理中，描述光與帶電粒子的相互作用時通常将其簡化為光場，近似通過庫倫相互作用描述；而在量子光學中，則與之相反，采用量子電動力學（QED）詳細描述光子，但對粒子系統進行大幅簡化，近似以少數幾個能級進行描述。随着光學微腔實驗技術的進步，湧現的新物理使得人們已不滿足上述這兩種對粒子和光其一采取近似的描述方式。Rubio教授針對這一難題，發展了量子電動力學密度泛函方法。該方法可以同時準确描述粒子、光子以及它們之間的相互作用，以一個統一的理論計算框架覆蓋了從弱耦合到強耦合極限、單光子到多光子過程的多物理場景。作為算例，Rubio教授列舉了該理論在理解光媒介的超導、光腔中的分數量子霍爾效應以及低維的光緻拓撲現象中的應用。

報告現場

Rubio教授早年以TDDFT方法發展及激發态相關物理現象的研究成名，在功成名就後毅然選擇繼續創新，開拓出激子化學（polaritonic chemistry or QED-chemistry）的新領域。在本次報告中，Rubio教授也向線上線下的聽衆分享了他這份對于物理探索的執着與深入，在專業的學術内容之外也讓大家受益匪淺。報告結束後，與會師生也與Rubio教授展開了熱烈的讨論交流。

現場互動

在本次論壇的總結緻辭中，李新征教授對Rubio教授的精彩報告表示衷心感謝，王恩哥院士代表beat365官方网站贈與紀念品。

王恩哥代表beat365官方网站向Rubio教授贈予紀念品

報告人簡介：

Angel Rubio教授，德國馬克斯普朗克結構與動力學研究所所長，美國西蒙斯基金會Flatiron研究所傑出研究科學家，德國漢堡大學教授。研究領域涉及凝聚态物理中非平衡新奇物态、拓撲和強關聯材料的探索與描述，材料電子結構性質的理論建模及非平衡态光與物質相互作用模拟，主導開發了被廣泛使用的含時密度泛函計算軟件包OCTOPUS。共發表400餘篇出版物，引用次數超過40000次， 36篇論文被評為“高被引論文”，入選愛思唯爾高被引學者。Rubio教授2014年當選美國科學院外籍院士，2016年當選歐洲人文和自然科學院院士， 2020年當選歐洲科學院院士，2022年當選柏林-勃蘭登堡科學與人文學院院士，并于2023年當選德國國家科學院院士和中國科學院外籍院士，獲得了包括西班牙布拉斯·卡布雷拉國家研究獎（2023年）、馬克斯–玻恩獎（2018年）、西班牙皇家物理學會金獎（2016年）在内的多個國際著名獎項。

beat365官方网站學術論壇：

beat365官方网站學術論壇創辦于2020年9月，邀請國内外高校和研究機構高層次科技創新領軍學者就物理學及相關領域的基礎前沿探索、關鍵技術突破和熱點問題等做學術演講，旨在推進高質量學術交流，促進學科交叉融合和開拓新興特色方向研究，培養具有科學精神、全球視野、創新能力、批判性思維的優秀青年人才。

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