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1、總體情況介紹

理論物理方向近十年來承擔了20余項國家及省部級項目總項目經(jīng)費400余萬，包括15項國家自然科學基金項目（含國家自然科學重點基金項目子項目及科技部973項目子項目各一項），5項重慶市自然科學基金項目（含1項重慶市重點基金），并有1人次入選教育部新世紀人才支持項目以及入選國家留學基金委“杰出青年高級研究學者赴國外研修數(shù)學物理項目”。近些年來，理論物理課題組在國際著名核心期刊共發(fā)表百余篇學術論文：這些期刊包括Physical Review D，Physical Review A，Journal of Cosmology，Classical and Quantum Gravity，The Europe Physical Journal C等等。理論物理方向近年來承辦了多次全國性學術會議，如《第八屆全國粒子物理學術會議》、《第九屆全國粒子物理學術會議》、《雙重味物理研討會》等等，并已做出多項具有國際影響的工作，如
1）在國際上原創(chuàng)性提出高頻引力波探測中的Li-effect（由李芳昱教授提出），為高頻引力波探測方案的提出奠定堅實理論基礎；
2）原創(chuàng)性提出全新探測微波頻帶高頻遺跡引力波方案（Li-Baker探測方案）。在當前國際上提出的三種典型的微波頻帶高頻引力波探測系統(tǒng)中（英國、意大利和中國重慶大學方案），Li-Baker方案被認為可能是最有希望的高頻遺跡引力波探測方案；
3）對雙重味Bc介子及Xicc強子產(chǎn)生性質(zhì)進行長期系統(tǒng)研究，研究成果受到國際高能物理界高度重視，課題組成員與合作者編寫的相關程序BCVEGPY及GENXICC也為國際強子對撞機TEVATEON及LHC相關實驗組所采用及引用；
4）分別采用kT因子化理論以及QCD求和規(guī)則方法系統(tǒng)研究B介子衰變到輕贗標介子躍遷形狀因子的微擾以及非微擾效應，為進一步精確計算國際上關注的熱點B物理課題，特別是B介子半輕子衰變過程，提供了相關的理論基礎；
5）kT因子化理論框架下研究了輕贗標介子的電磁形狀因子，通過與國際最新實驗數(shù)據(jù)做比較對輕介子波函數(shù)性質(zhì)做了深入討論，部分研究成果被JLAB實驗組和BABAR實驗組引用；
6）在探索大規(guī)模實現(xiàn)量子計算的框架下，對利用超導約瑟夫結實現(xiàn)單向量子計算的可能性進行了研究。在量子通訊理論方面，提出量子機密共享中任意量子態(tài)的多方共享方案以及安全直接通訊的安全性討論。相關的多篇研究論文他人引用超過50次。
7）在里德堡阻塞效應的模型下，探討了其中的量子效應對量子多粒子糾纏態(tài)，特別是多量子鐘態(tài)的影響。該項目受到國內(nèi)外比率標準研究專家的高度重視。
8）在腔量子網(wǎng)絡體系中，利用原子能級與腔場的耦合作用，構建了一種新穎且可模塊化的光腔節(jié)點體系。通過數(shù)值模擬精確給出現(xiàn)有實驗條件下該體系信息交換和光子位相調(diào)控的最優(yōu)實驗參數(shù)，從而進一步優(yōu)化了腔量子網(wǎng)絡構造。該體系構造簡單、可集成化并可保護量子態(tài)不受集體退相干的影響，有很強的應用前景。這些結果均發(fā)表在Phys.Rev.A、Physics Letter B等雜志上，被引用近百次。

2、理論物理當前重點研究方向

【引力與天體物理】主要研究方向包括廣義相對論與引力論、引力波能量動量贗張量的表述和正定性問題、高能光子流對引力波的諧振響應、高頻引力波在電磁系統(tǒng)中的經(jīng)典效應和量子效應、黑洞性質(zhì)等等。特別是近些年開展的復合電磁系統(tǒng)對宇宙高頻遺跡引力波的電磁相應的原創(chuàng)性工作，受到國際同行的高度關注和認可。李芳昱教授在這一方向上提出的原創(chuàng)性工作，已被美國高頻引力波科學團隊作為申報美國國家自然科學基金重點項目的支撐性文獻和原理（2009年），并被國際同行命名為高頻引力波探測中的Li-effect和Li-Baker gravitational wave detector。（貝克教授是美國高頻引力波科學團隊首席科學家，70年代曾擔任美國航空航天研究所天體動力學委員會主席，他曾因天體動力學方面的杰出貢獻而獲得了著名的Dirk Brouwer獎。）在目前國際上三種典型的微波頻帶高頻引力波探測系統(tǒng)中（英國、意大利和中國重慶大學方案），Li-Baker方案被認為可能是最有希望的。目前，美國方面正積極開展相關的后續(xù)理論研究和實驗準備工作。國內(nèi)方面，重慶大學課題組正計劃與中國工程物理研究院、中國強磁場中心和西南物理研究院聯(lián)合開展實驗平臺的研究。同時開展的黑洞、暗物質(zhì)暗能量的研究屬于國際前沿研究領域。黑洞吸積盤的數(shù)值模擬在高能天體物理研究領域是最引人矚目的方向之一，目前國際上已取得了一系列的重大成果，但絕大部分研究都集中在熱吸積盤，對于薄盤和細盤(Slim盤)的研究非常少，而我們課題組將在原來基礎上開展對Slim盤數(shù)值模擬研究。
【粒子物理】主要研究內(nèi)容包括重味粒子產(chǎn)生衰變性質(zhì)，結合國際強子對撞機LHC和TEVATRON以及正負電子對撞機BES、BABAR、BELLE等實驗結果研究其中所涉及到的微擾效應（含高階）以及非微擾效應，并對組成物質(zhì)基本結構的基本粒子性質(zhì)及其相互作用做深入研究；利用高能物理唯象模型探討可能存在的新物理現(xiàn)象如超對稱理論、超引力、量子引力等等。隨著更多新實驗數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，原來的理論模型如非相對論性量子色動力學等都已顯現(xiàn)出這樣或那樣的問題，因此對這些理論體系做進一步深入研究，特別是要考慮其中可能的高階效應，包括圈圖效應、高FOCK態(tài)的冪次壓低效應等等，由此我們才能真正的確認是否真的存在超出標準模型的新物理現(xiàn)象。M.A.Shiftman, A.I.Vainshtein and V.I.Zakharov所提出的求和規(guī)則方法給出了一種求解非微擾效應的方案，但仍有必要對非微擾效應基于更自洽的理論如QCD背景場理論做深入系統(tǒng)研究。擬議中的國際直線對撞機ILC、國內(nèi)部分理論物理學家建議的正負電子對撞機（Z0-工廠）也將提供研究重味物理新實驗平臺。在該Z-工廠實驗條件下將會有諸多感興趣課題，如Z0自身產(chǎn)生與衰變性質(zhì)，t輕子物理，B物理，雙重味物理等等，值得深入探討。大型強子對撞機一年時間已發(fā)現(xiàn)所有標準模型粒子，并已然成為物理學新的發(fā)現(xiàn)機器，因此圍繞該平臺，通過提出各類高能唯象理論研究超出標準模型的可能新物理現(xiàn)象也將是國際重要的前沿研究課題。
【量子信息與量子光學】主要研究內(nèi)容量子通信方案的建立、通信安全性討論、量子通信相關的物理問題研究以及噪聲條件下基于物理實體的量子通信研究、腔量子網(wǎng)絡體系性質(zhì)等等。腔QED和離子阱體系是目前量子計算領域最看好的兩個物理系統(tǒng)，也是當前實驗進展非常迅速的領域。圍繞該體系，將研究量子糾纏的性質(zhì)、制備和應用，包括光子場與粒子的相互作用、最優(yōu)化控制理論與量子耗散等等。研究量子光場（經(jīng)典光場）與粒子的相互作用、量子算法在離子阱、腔QED等物理體系中的有效的高保真度的實現(xiàn)方案、量子通信研究（如利用實驗可行的量子邏輯操作實現(xiàn)高效的量子保密通訊等探討）、最優(yōu)化控制理論（如利用量子絕熱演化、無消相干編碼子空間實現(xiàn)高保真度的量子邏輯操作等）與量子耗散理論（針對實際的物理操作空間，探討在有原子自發(fā)輻射和環(huán)境噪聲等條件影響下行之有效的量子邏輯操作）、量子精密測量（利用量子糾纏中粒子之間的多比特相干性來提高對物理量的探測、量子測量結果輸出的精確度，如量子頻率標準精度的提高）等等。