量子引力理论是目前理论物理中的前沿热点问题，而黑洞热力学和原子干涉仪探测引力效应被认为是正在形成的量子引力理论的两个重要的“实验区”。前者通过将量子概念引入到广义相对论来检验二者如何结合，特别是量子力学幺正性将在这两个理论的结合中经受严峻考验；而后者通过量子系统在引力场背景中的演化来试验引力对系统量子属性的影响，在这一方面广义相对论的等效原理将接受越来越严格的实验检验。
最近，中科院武汉物理与数学研究所原子分子光物理研究部副研究员张保成博士和英国皇家科学院院士、剑桥大学教授汤森（P.K.Townsend）合作完成的关于三维引力背景中奇异黑洞热力学的研究成果已经发表在刚出版的《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 110, 241302 (2013)）上。
在通常的四维背景中，量子化广义相对论将会遇到不可重整化的无穷大发散项，这一问题在目前的理论中无法解决，因此一大批理论物理学家将注意力转移到三维引力中。三维引力有两个等效的拉式量，一个导致平常的BTZ黑洞，另一个导致奇异的BTZ黑洞，它们的黑洞质量和角动量相互交换，在这个工作中他们首次揭示了质量和角动量相互交换的内在机制。另一方面，奇异黑洞的熵不是标准的贝肯斯坦—霍金熵形式，因此导致热力学混乱，在这个工作中他们固定了一般三维黑洞中热力学的任意性，证明了热力学第一和第二定律仍然成立，特别是首次为奇异黑洞的非贝肯斯坦—霍金熵提供了统计解释。
此外，张保成副研究员和蔡庆宇研究员、詹明生研究员合作完成的经由量子通道转移原子干涉仪中探测到的引力信息的工作最近被《欧洲物理杂志D》接受发表。通常，关于原子干涉仪的研究都集中在如何通过原子在引力场中的运动获取足够多或足够精确的关于引力场的信息，但是这个工作从另外一个方面入手揭示了经典的引力信息可以通过量子通道从一个位置转移到另一个位置。最为有趣的是，该工作还揭示了量子通道的存在对原子干涉仪的探测将会产生一定影响，特别是极大的削减了原子干涉仪的相位噪声，这不仅有利于提高原子干涉仪的测量精度，而且也提供一个新的优越的原子干涉仪读出机制。这个工作揭示了经典和量子之间的相互影响，为目前正在进行的原子干涉仪测量引力效应的实验工作提供了一个新的有趣的研究思路。
这些工作得到了国家自然科学基金、科技部以及中国科学院的支持。（中科院武汉物理与数学研究所）
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