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走进数学与物理的交集---记中国科学院武汉物理与数学研究所研究员陈泽乾

发布日期:2008/12/26 14:48:49      来源:      作者:陈泽乾
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     陈泽乾男,汉族,1965年生,湖南湘阴人。1987年华中师范大学数学系毕业;1990年中国科学院武汉数学物理所应用数学专业研究生毕业,获硕士学位。 1997年获武汉大学基础数学专业博士学位。现任中科院武汉物理与数学研究所研究员、博士生导师,数学物理实验室副主任。
    主要从事函数空间和泛函分析、量子信息方面研究。在函数空间和泛函分析研究方面取得不俗成绩,曾在国内外有影响力的数学刊物上发表论文20余篇。在量子信息的基础理论量子纠缠理论研究方面取得突出成绩:从数学上严格证明了在两体量子位体系中GHZ定理不成立;证明了三体量子位体系的GHZ定理的一般数学形式;从数学上严格证明了多体量子位体系的最大纠缠态就是GHZ态,从理论上确立了物理学家对这个问题的猜测;提出了关于Wigner-Yanase信息的Bell型不等式,为Bell型不等式的研究开辟了新的思路等。2003年以来,独立在国际权威物理学杂志《物理评论A》上发表5篇论文,在国际最重要的物理学权威刊物《物理评论快报》发表1篇论文。为此,受到中国科学院基础局高度评价。先后主持和参加国家自然科学基金、中科院院长基金、研究所创新前沿布局项目和国家973项目(量子通信与量子信息技术,2002—2007)多项。获湖北省自然科学二等奖1项。
 
                                          走进数学与物理的交集
                                             ——记中国科学院武汉物理与数学研究所研究员陈泽乾

    即使你只见过陈泽乾博士一次, 也会因为他脸上那副极具个性的黑框眼镜而对他印象深刻;走进陈博士的办公室, 一张沙发、一副茶几、一台办公桌、 一个书柜, 跟他本人给人的感觉一样: 简洁、 干净、 利落。
    陈泽乾1965年出生,1987年毕业于华中师范大学数学系,1990年在中科院武汉物理与数学研究所获得硕士学位,随后去了荆州师范学院数学系担任讲师。由于始终对科学研究有着深厚的兴趣,1994年,他离开工作岗位进入武汉大学数学系攻读博士学位,1997年博士毕业后回到中国科学院武汉物理与数学研究所物理学博士后流动站做研究。由于其出色的工作,1997年6月出站后,他留在了武汉物理与数学研究所数学物理实验室工作,现在是该所一名年轻的研究员。
                                     遨游在数学的海洋
    陈泽乾1987年攻读硕士学位的时候,师从我国著名数学家丁夏畦院士研究函数空间;攻读泛函分析方向的博士学位期间又得到我国老一辈著名数学家李国平院士的悉心指导。两位名师的指导加上自己的刻苦修行,陈泽乾博士在泛函分析和函数空间研究方面均取得了不俗的成绩。曾在J.London Math.Soc.和Complex Variables等国内外有影响力的数学刊物上发表论文二十余篇。
    在泛函分析方面,陈泽乾与该所欧阳才衡研究员合作得到了复球上Moebius不变的向量值BMOA空间的两个等价描述以及向量值情形的John-Nirenberg定理和H1-BMOA对偶定理。这方面的工作不仅在结果方面而且在方法上推进了Bourgain和Blasco等人的工作,获得了2002年湖北省自然科学二等奖。
    在函数空间的研究上,陈博士证明了由Arveson在研究多元算子论时引进的一个Hardy型空间就是多复变调中的一个已被充分研究的Hardy-Sobolev空间。由此他用函数论的方法证明了多元算子论中的若干重要结论,特别是用多复变调和分析的结果给出了多元von Neumann不等式的一个函数论形式。该项工作所发表的论文受到了审稿人很高的评价,认为其“提出了一个新的、很重要的认识,这项工作澄清了Hardy-Sobolev空间之间的关系,把以前很困难的问题转变成函数论的问题来研究”。
                                    走进数学与物理的交集
    虽然一直从事数学方面的研究,但陈泽乾从大学开始就阅读一些物理方面的书籍,由此也对物理学中的很多问题产生了兴趣。这为他以后开展数学与物理交叉学科的研究奠定了很好的基础。
    2000年左右,武汉物理与数学所围绕开展量子信息与量子计算方面的研究工作召开了多次研讨会进行讨论。怀着浓厚的兴趣和求知的态度,每次的研讨会陈泽乾都到场聆听。他感觉到这一研究方向具有重要的研究价值,同时又涉及到很多的数学问题,通过与同事间的深入探讨,他认为可以在量子信息的基础理论这一数学、物理和信息论等交叉的新领域开展一些工作。
    1999年,武汉物理与数学研究所基础研究主体的三个实验室率先进入中科院知识创新试点工程,2001年全所进入院知识创新试点序列。在知识创新工程的进程中,该所大力提倡和鼓励学科交叉,凝练新的学科方向。陈泽乾他们的想法得到了所里的大力支持,2002年,其“算子函数论及其在量子计算中的应用”得到了研究所创新领域前沿布局项目的立项与经费支持,陈泽乾开始积极投入到这一新型的交叉领域开展研究工作。2004年初他进入国家973项目“量子通讯与量子信息技术”研究队伍,每周三晚上与大家一道研讨量子信息问题,并很快在这一领域作出了突出的成绩。
    继2003年在PRA(《物理评论A辑》)上发表一篇论文后, 2004年9月陈泽乾连续在PRA上发表了两篇关于量子信息基础问题方面的文章,均具有一定的思想和学术价值。而他接下来的另一篇重要论文《Bell-Klyshko不等式对多体量子位体系的最大纠缠态的刻画》不仅在国际物理学界的权威刊物《物理评论快报》上获得发表,更受到了中科院基础局局长张杰院士的高度评价并为其发来贺信。
    量子纠缠态是当代量子力学的一个关键性概念,在量子信息技术中有重要的应用。因此,对纠缠态的研究是当前量子理论的一个前沿热点方向,其中,最大纠缠态的研究一直是一个令人关注并且困扰了许多科学家的难题的问题。陈泽乾在总结有关纠缠态研究进展的基础上另辟蹊径,提出直接研究最大纠缠态的思路,用巧妙的数学方法严格证明了最大的违背Bell-Klyshko不等式的态只有GHZ态,从数学上证明了多体量子位体系的最大纠缠态就是GHZ态,从理论上首次确立了物理学家对这个问题的猜测,这一研究为纠缠态的深入研究和量子信息技术的发展开辟了广阔的应用前景,也成为本所数学与物理交叉产生出的重要成果。
    现在陈泽乾所带的研究生中既有数学专业出身又有物理专业的,一个数学与物理交叉的团队已经在武汉物理与数学所初显端倪。
                                     倡导严谨求实的态度
    提及自己学术上的成绩,陈泽乾总是说自己其实没做出过什么特别的工作,这种谦逊的精神来源于他严谨、求实的治学态度。做基础科学研究需要一丝不苟、刻苦钻研的精神,陈泽乾的学生都说在他的课上多少有些紧张,因为陈老师对知识点理解的细节方面要求十分严格,学生们认为自己已经弄懂的一个问题往往经不住陈老师打破沙锅问到底的考验。然而也正是因为这种“寻根问底”的治学态度,才能掌握到真正的学问,打下坚实的基础。
    陈泽乾更没有把这些成绩归功于个人,他认为数学的研究除了大量的文献查阅和精细的逻辑论证外,讨论和交流也是十分重要的。所以陈泽乾认为成果是研究小组成员共同做出来的,成绩也是属于大家的。这种团队合作的精神在该所的数学物理实验室也是由来已久,不仅是在学术研究方面,即使是在所内开展的各项文体比赛中,人数不多的数学物理实验室的啦啦队加油声也一定是特别响亮的。
    专注于科研的陈泽乾很少出现在各种文体活动中,大部分的时间他都是待在自己的办公室钻研科学问题。他说自己并没有太多的兴趣爱好,但是喜欢读书,并且幽默地说因为自己是湖南人,所以尤其喜欢看关于湖南人的书,比如曾国藩、左宗棠、毛泽东等人的传记和他们的著作。这不禁让人想到那的确是一个人才辈出、人杰地灵的地方。“读史使人明智,读诗使人灵秀,数学使人严密,物理学使人深刻,伦理学使人庄重,逻辑学、修辞学使人善辨;凡有学者,皆成性格。”阅读这种最简单的兴趣会成为一个人受用一生的财富。
    问及他的科研目标,陈泽乾的回答很实在,也很诚恳,他希望自己能在量子纠缠态的数学研究方面达到国内领先的水平。
    量子信息的理论研究是20世纪80年代末90年代初产生的新

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