7月20日，北京大学物理学院讲席教授、中国科学院院士、发展中国家科学院院士谢心澄做客第171期大师讲坛，为交大学子作《三维量子霍尔效应》学术报告。校学术委员会主任、大师讲坛创始人张杰，校党委常委、副校长徐学敏，物理与天文学院院长景益鹏、党委书记梁齐、副院长贾金锋，研究生院院长王亚光出席本次活动。

上海交通大学党委常委、副校长徐学敏为本期讲座致开幕辞，她首先对暑假期间仍坚守在科研一线的交大师生表示慰问。同时提到，大师讲坛自创建以来一直秉持“学以致用，知行合一”的初心，为交大师生和学术大师搭建零距离交流的桥梁，希望同学们充分利用这个学习机会领悟科研精神，感受大师风采。最后徐校长感谢谢心澄院士长期以来对我校的关心和支持，特别是对交大物理学科建设给予的极大帮助，并表示期待他今天的讲座分享。

谢心澄院士深入浅出地介绍了量子拓扑态及量子霍尔效应的发展历程，阐释了整数和分数的量子霍尔效应与拓扑物态的紧密关联，以及基于量子霍尔效应发展拓扑量子计算的研究愿景。他指出，量子霍尔效应过去主要聚焦在二维电子体系，如何在三维体系中实现霍尔电导的量子化成为长久以来的难题。互动环节中，学生和老师们纷纷向谢院士提问并获得谢院士的一一解答，可以看出，谢院士的报告激发了师生对凝聚态物理，量子物理的浓厚兴趣。

【嘉宾简介】

谢心澄，1982年毕业于中国科学技术大学近代物理系，获理学学士学位；1988年毕业于美国马里兰大学物理系，获博士学位。1988年6月至1991年7月在美国华盛顿大学、马里兰大学进行博士后研究工作；1991年8月至2010年5月在美国奥克拉荷马州立大学物理系，历任助理教授、副教授、教授、校董讲座教授(Regent Professor)；2002年5月加入中国科学院国际量子结构中心，曾任该中心主任；2005年10至2010年5月，任中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算重点实验室主任，首席研究员；2010年5至今，任北京大学物理学院讲席教授，期间曾任量子材料科学中心主任（2010-2011）、物理学院院长（2011-2018）。2016-2018年任国家自然科学基金委员会数理科学部主任；2018年至今，任国家自然科学基金委员会副主任。2015年当选中国科学院数理学部院士。2018年当选发展中国家科学院院士。

谢心澄教授长期从事凝聚态物理理论研究，并特别致力于促进理论与实验研究的深度融合。在量子霍尔效应、电荷及自旋输运、低维量子体系等领域中，对新型量子现象的发现及理解做出了重要创新性贡献。谢心澄教授共发表SCI论文300余篇，其中包括在Science、Nature及子刊、Physical Review Letters国际权威学术期刊上发表文章70余篇，在国际学术会议、研讨会上作邀请报告百余次。谢心澄教授于2011年获中国科学院杰出科技成就奖，2010年获中国科学十大进展，2008年当选美国物理学会会士（APS Fellow），2002年获国家杰出青年基金B类等。

谢心澄教授曾任两届PRL凝聚态物理副主编，现任《中国科学：物理学 力学 天文学》主编及多项国际重要学术期刊编委。

【背景介绍】

量子霍尔效应是二十世纪以来凝聚态物理领域最重要的科学发现之一。迄今为止，三次诺贝尔物理学奖与量子霍尔效应直接相关。量子霍尔效应改变了过去一百年基于对称性破缺对物质分类的认识，打开了利用拓扑学研究物质的大门。自从1980年von Klitzing在二维电子气体系中发现量子霍尔效应以来，就有理论工作讨论如何在三维体系中实现霍尔电导的量子化。在三维体系中，电子在垂直于磁场的方向形成朗道能级，在沿着磁场的方向有连续的色散。所以，无论费米能级处于哪里，总会有体态的电子参与到输运过程之中，导致无法量子化。然而，拓扑物态的种类逐渐丰富，为三维量子霍尔效应的实现提供了新的思路。

近年来，拓扑半金属中三维量子霍尔效应的研究引起了广泛的兴趣。谢心澄课题组与南方科技大学卢海舟课题组合作，在拓扑半金属中提出了一种新的由上下表面费米弧联合形成的三维量子霍尔效应的机制。然而，对于这种新的三维量子霍尔效应来说，边缘态的物理图像——边缘态如何演化并形成闭合轨迹——以及如何受倾斜磁场的影响仍然是缺失的。随后，谢心澄课题组与苏州大学江华教授、北京师范大学刘海文教授合作，研究了外尔半金属中的三维量子霍尔效应，并阐述了其边缘态的完整的物理图像。