2024年10月21日，世界杯预选赛买球学术论坛（第四十四讲）在物理学院思源多功能厅成功举办。德国马克斯普朗克结构与动力学研究所所长、德国科学院院士和中国科学院外籍院士Angel Rubio教授应邀作了题为“量子电动力学密度泛函理论——量子材料的光调控”（Quantum Electrodynamics Density functional theory (QEDFT): quantum materials engineering with light）的学术报告。本次论坛由物理学院凝聚态物理与材料物理研究所李新征教授主持。

李新征主持

量子材料实际应用的关键就在于实现对其物性的精细调控，而光调控技术集非接触、高速、高精度和低能耗等众多优点于一身，有望在信息技术、新能源、生物医学等量子材料器件领域大展身手。然而，材料与设备中复杂的非平衡光致过程、超快动力学以及可能的新物态也一时挡住了研究者前进的步伐。对此，Rubio教授近年来发展了一套结合量子电动力学与电子结构理论的严格框架，准确描述了量子材料中带电粒子或准粒子与光子的相互作用，宣告了第一性原理计算对光的描述从传统含时密度泛函理论（TDDFT）下的经典光场尺度迈进到QEDFT中更精细的光子尺度，并开启了“光腔物性调控”（Cavity Materials Engineering）的新方向。

Rubio教授作报告

在早期的凝聚态计算物理中，描述光与带电粒子的相互作用时通常将其简化为光场，近似通过库伦相互作用描述；而在量子光学中，则与之相反，采用量子电动力学（QED）详细描述光子，但对粒子系统进行大幅简化，近似以少数几个能级进行描述。随着光学微腔实验技术的进步，涌现的新物理使得人们已不满足上述这两种对粒子和光其一采取近似的描述方式。Rubio教授针对这一难题，发展了量子电动力学密度泛函方法。该方法可以同时准确描述粒子、光子以及它们之间的相互作用，以一个统一的理论计算框架覆盖了从弱耦合到强耦合极限、单光子到多光子过程的多物理场景。作为算例，Rubio教授列举了该理论在理解光媒介的超导、光腔中的分数量子霍尔效应以及低维的光致拓扑现象中的应用。

报告现场

Rubio教授早年以TDDFT方法发展及激发态相关物理现象的研究成名，在功成名就后毅然选择继续创新，开拓出激子化学（polaritonic chemistry or QED-chemistry）的新领域。在本次报告中，Rubio教授也向线上线下的听众分享了他这份对于物理探索的执着与深入，在专业的学术内容之外也让大家受益匪浅。报告结束后，与会师生也与Rubio教授展开了热烈的讨论交流。

现场互动

在本次论坛的总结致辞中，李新征教授对Rubio教授的精彩报告表示衷心感谢，王恩哥院士代表世界杯预选赛买球赠与纪念品。

王恩哥代表世界杯预选赛买球向Rubio教授赠予纪念品

报告人简介：

Angel Rubio教授，德国马克斯普朗克结构与动力学研究所所长，美国西蒙斯基金会Flatiron研究所杰出研究科学家，德国汉堡大学教授。研究领域涉及凝聚态物理中非平衡新奇物态、拓扑和强关联材料的探索与描述，材料电子结构性质的理论建模及非平衡态光与物质相互作用模拟，主导开发了被广泛使用的含时密度泛函计算软件包OCTOPUS。共发表400余篇出版物，引用次数超过40000次， 36篇论文被评为“高被引论文”，入选爱思唯尔高被引学者。Rubio教授2014年当选美国科学院外籍院士，2016年当选欧洲人文和自然科学院院士， 2020年当选欧洲科学院院士，2022年当选柏林-勃兰登堡科学与人文学院院士，并于2023年当选德国国家科学院院士和中国科学院外籍院士，获得了包括西班牙布拉斯·卡布雷拉国家研究奖（2023年）、马克斯–玻恩奖（2018年）、西班牙皇家物理学会金奖（2016年）在内的多个国际著名奖项。

世界杯预选赛买球学术论坛：

世界杯预选赛买球学术论坛创办于2020年9月，邀请国内外高校和研究机构高层次科技创新领军学者就物理学及相关领域的基础前沿探索、关键技术突破和热点问题等做学术演讲，旨在推进高质量学术交流，促进学科交叉融合和开拓新兴特色方向研究，培养具有科学精神、全球视野、创新能力、批判性思维的优秀青年人才。

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