我們關於量子相對論和量子時空的長期計劃已經取得了第一階段的全面的成果,為量子力學提供了直觀的非可交換幾何圖像。我們說明了量子可觀測量代數的非交換幾何恰好是通常量子相空間的辛幾何。後者作為無限(實)維投影希爾伯特空間,可以由六個位置和動量算符為非交換坐標描述,並以坐標變換明確給出其完全微分結構。數學上的一致性基於一個新的關鍵概念,即量子可觀測量的非交換值,該值可以由一組無限個實數描述,並給出了關於固定態下物理量超出重複馮·諾依曼測量的完整統計分佈的完整信息。兩個可觀測量的非交換值的乘積恰好是該積可觀測值的非交換值的。我們首次超越了人類科學以實數作為物理量的值的想法,並為一個已確認的理論而不是某些推測模型說明了物理空間的非可交換幾何圖像。它還為量子力學提供了直觀的描述。我們新近建構的洛倫茲協變量子力學,是自旋零粒子的pseudo-Hermitian量子力學的新理論。其Minkowski度量算符是非交換時空中Minkowski性質的自然反映。

我們在漸近de Sitter時空中發現了非線性標量尾誘發的一種特殊記憶效應。我們也證明,至少在使用常規計算方法的情況下,當前所有非局部修正重力模型中的能量-動量之通量似乎是發散的。我們研究了在漸近 (anti-)de Sitter時空中帶電的近極端黑洞中的Schwinger效應,推導出適用於近極端黑洞在視界附近的熱輻射表示式,發現漸近AdS時空會增強,而dS則會抑制 Schwinger效應。我們也成功地將研究成果推廣到任意為時空的黑洞。

在非平衡系統的研究方面,我們今年的工作主要包括:a) 了解非線性量子開放系统在與熱庫交互作用下如何從非平衡演化趨向平衡,並且發現在這趨向平衡過程中系統的量子漲落跟耗散存在一個非微擾的特定關係。b) 了解當多個如此系统串接在不同温度的熱庫間,熱流如何傳遞,以及非線性作用如何改變熱流。理論方面這個是作為了解量子系统Fourier 傅導定律成立的條件;在應用端則是了解量子特性如何調控熱流的機制。c) 目前則專注於在強系统熱庫交互作用下的非平衡線性量子系統如何引進有效温度的概念,並了解系统和熱庫的影響,以及探討這對熱力學第零定律的重新闡釋。

今年,我們發表了本團隊第一篇關於將深度機器學習技術應用於對撞機物理問題的論文[PRD 101(2020)5,053001]。在這項工作中,我們研究了透過它們在強子對撞機中強子衰變,區分推進W和Z玻色子的可能性,包括它們的電荷。這很有用,因為在搜索新粒子時,它們通常會衰減到W和Z玻色子,檢測強子通道有助於提高效率。後來,我們還發表了第二篇論文,涉及使用深度機器學習技術通過衰減到帶電的輕子和中微子來探究新的玻色子共振態的研究,其中包括可能產生額外的噴射流。這正在PRD審查中。鑑於XENON1T有趣的新結果,我們提出了一個具有暗區的新物理模型,其中包括費米子暗物質和極輕的暗光子。我們的模型發表在PRD 102(2020)No.12,123006中,可以很好地解釋觀察到的過量電子反沖事件。