自2024年以来，我院李然副教授在广义相对论和黑洞理论方向取得一系列研究进展，相关成果发表于《Physical Review D》和《European Physical Journal C》等国际学术期刊，包括PRD论文5篇和EPJC论文1篇，并指导本科生王力强同学在PRD发表论文1篇。上述研究成果均以曲阜师范大学为第一署名单位，并得到了纽约州立大学石溪分校汪劲教授的悉心指导与大力支持。

1. 黑洞相变动理学的研究进展

相变是黑洞物理中最引人关注的现象之一?？翁庾榛谧杂赡芫肮鄣奈锢硗枷?，采用“相空间”路径积分的方法，系统探讨了黑洞相变过程中状态切换的动理学机制，给出了RNAdS黑洞相变、Hawking-Page相变以及Gauss-Bonnet黑洞相变过程的主导路径，揭示了状态切换的动理学速率与自由能景观势垒之间的深刻关系。相关研究成果发表在PRD。

渐近平坦黑洞的相变也是大家所关注的问题?？翁庾橄低逞芯苛撕诙?/span>-空腔体系的热力学性质及其状态切换的动理学。通过量化相应的自由能景观，绘制了黑洞-空腔体系的相图，揭示了无电荷黑洞的Hawking-Page型相变行为，以及带电黑洞的Van der Waals型相变行为，并发现黑洞状态切换的动力学行为主要受到系综温度与自由能景观势垒高度的控制。相关研究成果发表在EPJC。

  2. 黑洞信息问题的研究进展

黑洞Hawking辐射引出了一个非常有趣的理论难题：黑洞信息问题，即黑洞蒸发是一个从纯态向混态的非幺正演化过程，不能保证量子信息的守恒。然而，AdS/CFT对应的提出改变了人们的看法。AdS/CFT对应声称AdS时空的引力理论与边界上的共形场论（CFT）对偶，从而AdS黑洞的蒸发可以由边界CFT来描述。这使得人们相信黑洞蒸发是一个幺正过程。近年来，Hawking辐射纠缠熵孤岛规则的提出被认为是此领域最具影响力的进展之一?？翁庾槭状谓碌汗嬖蛲乒愕剿奈?/span>Kerr黑洞，发现非极端Kerr黑洞的Hawking辐射的纠缠熵随时间演化呈现出Page曲线行为，并在晚期趋于Bekenstein-Hawking熵。对于极端Kerr黑洞，虽不能确定其Page曲线，但晚期的纠缠熵同样趋近于其Bekenstein-Hawking熵。这些结果表明，孤岛规则有望为旋转黑洞的信息问题提供一个半经典层面的解决方案。相关研究成果发表在PRD，其中本科生王力强同学为论文第一作者，研究内容为其本科毕业论文的主要成果，体现了我院在人才培养与高水平科研融合方面取得的成效。

尽管孤岛规则表明黑洞蒸发是一个幺正过程，但是量子信息如何从黑洞释放出来，以及释放的信息能否从辐射的量子态中重现出来，即黑洞信息的解码问题目前尚没有明确的答案?？翁庾榻岷现仗队澳Ｐ?、黑洞内部非同构映射模型与Hayden-Preskill思想实验，系统探讨了从Hawking辐射中恢复信息的机制，并展示了在该框架中Page时间可以自然涌现，为理解Page时间提供了新的视角?？翁庾榛固致哿诵畔⒒指吹?/span>“退耦合条件”，验证了该模型计算的黑洞熵与量子极值面方法所得结果相一致，并研究了如何在非同构映射模型的Hayden-Preskill协议中应用Yoshida-Kitaev解码策略?？翁庾榻徊皆?/span>IBM七比特量子计算机上对概率性策略和Grover搜索策略进行了仿真模拟，验证了解析结果，并确认在非同构映射模型中信息恢复的可行性。该研究成果发表在PRD。

课题组进一步在Hayden-Preskill思想实验的基础上引入了局域投影测量机制，探讨了黑洞中量子信息的恢复问题。通过采用Yoshida-Kitaev提出的概率性解码策略，展示了在理想情况下实现完美解码的可能性。此外，课题组还系统分析了环境退相干对解码过程的影响。结果表明，退极化通道所引入的误差会显著降低解码概率和保真度，而相位噪声通道则不会影响解码效果?？翁庾榻徊教教至烁媚Ｐ陀牒诙粗仗Ｐ偷墓亓?，以及量子计算机仿真模拟在验证解码协议中的潜在应用。该研究成果发表在PRD。

  3. 黑洞视界对量子叠加态的退相干效应

量子力学与广义相对论之间的相互关系，是现代基础物理最深刻的前沿课题之一。其中一个重要的问题是：强引力场如何影响量子相干性。黑洞由于其事件视界的因果特性和极端引力环境，为研究量子效应与引力效应之间深度耦合提供了独特而理想的“实验室”?？翁庾檠芯苛?/span>Reissner–Nordstr?m黑洞背景中量子态的退相干效应，利用弯曲时空量子场论的方法计算了退相干速率，揭示了量子态通过向黑洞视界发射低频光子实现退相干。特别地，对于极端Reissner–Nordstr?m黑洞，黑洞Meissner效应会完全抑制这种退相干过程。此外还发现，Reissner–Nordstr?m黑洞所引发的退相干效应等效于一个具有相同尺度和电荷分布的普通物质系统。这些发现为理解量子叠加态与引力背景之间的相互作用机制提供了新的物理视角。该研究成果发表在《Physical Review D》。

课题组还进一步讨论了由于宇宙学视界的存在而引发的量子叠加态退相干问题，通过建立退相干速率与局域两点关联函数之间的定量关系，具体计算了在标量场、电磁场和引力场背景下的纠缠粒子数，揭示了退相干效应可以在de Sitter时空中实现，量子空间叠加态通过向宇宙学视界辐射纠缠粒子而发生退相干。该研究成果发表在《Physical Review D》。

李然老师致力于广义相对论和黑洞物理领域的研究，在Hawking辐射、Kerr/CFT对偶、全息超导、超辐射不稳定性、黑洞信息问题、以及黑洞相变动理学等多个方面进行了深入系统的研究工作，发表SCI论文70余篇。

供稿审核：刘广强

编辑审核：王文志

终审：满忠晓