马宇翰 - 北京师范大学 - 物理与天文学院

个人简介

1994.11出生于四川成都，入选2021年度国家“博新计划”，2024年获评IEEE PES中国卫星技术委员会杰出青年人才奖。长期专注于于非平衡热力学与统计物理基本问题与应用场景的研究，聚焦能源过程中的基本热力学限制与优化。在研究中取得多项原创性成果： i）揭示了热力学循环优化中集体效应优势产生的基本机制；ii）从理论上预言并通过实验检验了热力学不可逆性的时间依赖特性及其可调控性；iii）建立起实际非平衡热力学系统的普适约束关系和最优调控策略。已在领域一流期刊发表论文 29 篇，其中第一或通讯作者论文 23 篇 ( Phys. Rev. Lett. 2 篇， Phys. Rev. E/A/Res. 9 篇），总引用超过 700 次，两篇文章引用超过90次（ Google Scholar ）。与合作者提出的简并热机模型所展示的热力学优势的研究入选Trending in PRL，被Phys.org、Interesting Engineering等国际著名科技媒体专题新闻报道。注重理论实践结合，已授权4项、受理2项专利。在教学方面，关注普通物理背景下基于探究性学术竞赛的创新人才培养体系及课程建设。在大学物理、物理与工程、物理教师、物理实验等中文核心刊物发表教学相关论文23篇。教育经历 2015.09 — 2020.06：中国工程物理研究院，北京计算科学研究中心，理论物理博士，导师：孙昌璞院士 2011.09 — 2015.06：北京师范大学，物理学系，理学学士工作经历 2025.07 — 至今：北京师范大学，物理与天文学院，副教授 2023.02 — 2025.06：北京师范大学，物理学系，讲师 2021.01 — 2023.02：中国工程物理研究院研究生院，“博强学者”博士后 2020.07 — 2021.01：中国工程物理研究院研究生院，博强计划访问学者

研究领域

我的研究兴趣集中在有限系统的热力学和非平衡统计，包括量子热力学和黑洞信息问题的理论研究，以及有限时间热力学的理论和实验研究。2015年至今，已发表期刊论文 50余篇，获国家专利三项，公开专利两项。在Phys.Rev. Lett./E/A, New. J. Phys., Nucl. Phys. B, Front. Phys.等国际期刊发表研究论文29篇 (第一或通讯作者23篇)，被引用 700余次，单篇最高引用92次，H因子13（Google Scholar）。教学方面，关注普通物理背景下基于探究性学术竞赛的创新人才培养体系及课程建设。在大学物理、物理与工程、物理教师、物理实验等中文核心刊物发表教学相关论文23篇。

近期论文

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1. Experimental test of the 1/t -scaling entropy generation in finite-time thermodynamics Y. H. Ma, R. X. Zhai, J. F. Chen, C. P. Sun, and H. Dong*, Phys. Rev. Lett. 125 , 210601 (2020) 2. Universal constraint for efficiency and power of a low-dissipation heat engine Y. H. Ma , D. Xu*, H. Dong*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 98 , 042112 (2018) 3. Optimal operating protocol to achieve efficiency at maximum power of heat engines Y. H. Ma , D. Xu*, H. Dong*, and C. P. Sun, Phys. Rev. E 98 , 022133 (2018) 4. Optimizing thermodynamic cycles with two finite-sized reservoirs H. Yuan, Y. H. Ma* , and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 105 , L 022101 (2022) 5. Effect of finite-size heat source's heat capacity on the efficiency of heat engine Y. H. Ma , Entropy 22 , 1002 (2020) 6. Simple realization of the polytropic process with a finite-sized reservoir Y. H. Ma , Am. J. Phys. 91 , 555 (2023) 7. Revisiting Endoreversible Carnot Engine: Extending the Yvon Engine X. H. Zhao and Y. H. Ma* , Entropy 27 , 195 (2025) 8. Universal power-efficiency trade-off in battery charging J. R. Lei, Y. Q. Lin, S. G. Ou, and Y. H. Ma* , Front. Phys. 20 , 042202 (2025) 9. 能造出功率和效率都高的热机吗？——有限时间热力学的发展与展望. 马宇翰，董辉，孙昌璞*，物理 50 (01)，2021 10. 理想气体有限时间热力学实验平台的搭建与有限时间热力学的前沿研究. 翟若迅，马宇翰，董辉*，孙昌璞*，物理实验 44 (06)，2024 11. Finite-time thermodynamics: A journey beginning with optimizing heat engines, X. H. Zhao and Y. H. Ma* , Front. Phys. 20 , 065500 (2025). 为合辑Roadmap on thermodynamics and thermal metamaterials中的一章 12. 非对称有限热源之间热机循环的基本热力学约束. 赵秀花，涂展春，马宇翰 * ,北京师范大学学报(自然科学版) 59 (06),2023 13. Minimal Model for Carnot Efficiency at Maximum Power ( 入选Trending in PRL ) S. Liang*, Y. H. Ma* , D. M. Busiello, P. D. L. Rios, Phys. Rev. Lett. 134 , 027101 (2025), 14. Finite-time optimization of quantum szilard heat engine T. J. Zhou, Y. H. Ma* , and C. P. Sun*, Phys. Rev. Res. 6 , 043001 (2024) 15. Engineering ratchet-based particle separation via extended shortcuts to isothermality X. H. Zhao, Z. C. Tu, and Y. H. Ma* , Phys. Rev. E 110 , 034105 (2024) 16. Temperature fluctuations in mesoscopic systems Z. Fei and Y. H. Ma* , Phys. Rev. E 109 , 044101 (2024) 17. Minimal Energy Cost to Initialize a Quantum Bit with Tolerable Error Y. H. Ma , J. F. Chen, C. P. Sun, and H. Dong*, Phys. Rev. E 106 , 034112 (2022) 18. Efficiency statistics of a quantum Otto cycle Z. Fei, J. F. Chen, and Y. H. Ma* , Phys. Rev. A 105 , 022609 (2022) 19. Consistency of optimizing finite-time Carnot engines with the low-dissipation model in the two-level atomic heat engine Y. H. Ma , C. P. Sun, and H. Dong*, Commun. Theor. Phys. 73 , 125101 (2021) 20. Quantum thermodynamic cycle with quantum phase transition Y. H. Ma , S. H. Su, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 96 , 022143 (2017) 21. Works with quantum resource of coherence Y. H. Ma , C. L. Liu, and C. P. Sun*, arXiv: 2110.04550 (2021) 22. Non-thermal radiation of black holes off canonical typicality Y. H. Ma , Q. Y. Cai, H. Dong, and C. P. Sun*, EPL 122 , 30001 (2018) 23. Dark information of black hole radiation raised by dark energy Y. H. Ma , J. F. Chen and C. P. Sun*, Nucl. Phys. B 931 , 418 (2018) 24. Dark information in black hole with mimetic dark matter Y. X. Liu*, Y. H. Ma , Y. Q. Wang, S. W. Wei, and C. P. Sun*, Symmetry 14 , 118 (2022) 25. The uniqueness of the integration factor associated with the exchanged heat in thermodynamics Y. H. Ma , H. Dong, H. T. Quan, and C. P. Sun*, Fundamental Research 1 , 6 (2021) 26. Maximum entropy approach to reliability Y. M. Du, Y. H. Ma , F. Y. Wei, X. F. Guan, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 101 , 012006 (2020) 27. The heat and work of quantum thermodynamic processes with quantum coherence S. H. Su, J. F. Chen, Y. H. Ma , J. C. Chen, and C. P. Sun*, Chin. Phys. B 27 , 060503 (2018). Editor’s suggestion 28. Decoherence of macroscopic objects from relativistic effect G. H. Dong, Y. H. Ma , J. F. Chen, X. Wang, and C. P. Sun*, Chin. Phys. B 27 , 100301 (2018). Editor’s suggestion 29. Quantum sensing of rotation velocity based on transverse field Ising model Y. H. Ma and C. P. Sun*, Eur. Phys. J. D 71 , 249 (2017) 30. Directional quantum random walk induced by coherence J. F. Chen, Y. H. Ma *, and C. P. Sun*, Front. Phys. 15 , 21602 (2020) 31. Quantum illumination assistant with error-correcting codes W. Z. Zhang, Y. H. Ma , J. F. Chen, and C. P. Sun*, New J. Phys. 22 , 013011 (2020)

学术兼职

1. 担任Phys. Rev. Lett., Phys.Rev. X Quantum，Phys. Rev. E，Phys. Rev. A，Phys. Rev. Res，Physica A，Sci. Rep，Classical Quant. Grav.，Ann. Phys. (Berlin)，Front. Phys.，Entropy，Commun. Theor. Phys.，Chinese Phys. B，Am. J. Phys. 等国际刊物的审稿人 2. 参与北京师范大学《京师物理》微信公众号PRLTI项目，担任PRL文章导读译者、Phys. Rev.系列五十周年里程碑文章导读负责人、译者 3. 2018-2019年，参与科普书籍《公式之美》修改、校订工作。本书已于2020年十月出版 4. 担任中国大学生物理学术竞赛（CUPT）评委、全国中学生物理学术竞赛CYPT评委（2024）、北师大物理学术竞赛BNUPT评委（2014-2025）、北京市高中生物理研究性学习活动BJYPT评委(2014-2019) 5. 第15届中国大学生物理学术竞赛（CUPT）竞赛委员会委员，2024 6. 负责《少年时》杂志《十节物理课》中“蒸汽机与热力学定律”一章的撰写工作