向涛，中科院物理所量子计算中心主任。曾获“国家自然科学”二等奖、“何梁何利基金”科学与技术进步奖、中国科学院先进工作者、“教育部自然科学”一等奖、中国物理学会叶企孙物理奖、人事部新世纪百千万人才工程国家级人选、获中国科学院杰出青年称号、国务院政府特殊津贴、国家杰出青年科学基金。2013年当选中国科学院院士，2015年当选发展中国家科学院院士。
不懈探索 勇于突破
1986年，向涛完成了在清华园七年的求学，进入中科院理论物理研究所工作，师从苏肇冰先生，开始攻读凝聚态物理的博士学位。而这一年，铜氧化物高温超导体被发现，轰动了世界，也成为向涛进入这个充满挑战领域的一个契机，开启了他在高温超导理论研究的三十多年征程。
1998年，向涛经过在牛津大学、华威大学、剑桥大学八年多的研究工作，回到中科院理论物理所工作，开始组建自己的研究团队。刚回国时，国内与国外的研究条件和水平的差距还是很大的。如今回头来看，向涛觉得当时选择回国是一个很正确的事。回国工作的二十多年正是中国科技蓬勃发展的时期，能够有机会投身于这股发展浪潮之中，成为中国复兴道路上的一个亲历者和见证者，是极其自豪的事情。
高温超导机理与张量重正化群的理论研究贯穿了向涛科研生涯的主线，这是两个看似独立，但又有很强内在联系的两个研究方向。高温超导机理是物理学领域公认的一个世界难题，是多体量子理论研究方向的一块“硬骨头”，难啃的原因主要是不存在能解决这个问题的理论工具：其一，从解析计算的角度来看，高温超导是一个强关联系统，传统的量子场论方法不适用。其二，从数值计算的角度来看，成熟的蒙特卡罗方法会出现所谓的“负概率”问题，计算结果低温下变得不可靠。面对这些难题，向涛意识到，要解决高温超导问题，就必须发展新的多体量子计算方法。
念念不忘，必有回响
向涛对张量重正化群理论的研究，是对1976年诺贝尔奖获得者威尔逊提出的一种数值重正化群方法的改造。在牛津大学做博士后期间，他与合作者受威尔逊工作的启发，提出了在重正化群运算时一次只增加一个格点的标度变换技术。这一技术也是密度矩阵重正化群这种更精准、高效计算方法成功的两项关键技术之一。密度矩阵重正化群在解决一维量子问题时获得了巨大成功，但在向二维推广时，却受制于有线尺寸效应，使其应用范围大幅受限，无法可靠地用于研究高温超导等准二维量子系统。
如何用重正化群方法处理二维或更高维量子系统呢？这是向涛一直在思考的问题，也是他带领自己的团队在张量重正化群里从一个台阶迈向另一个台阶的动力。他们提出了基于虚时演化的纠缠平均场方法和二次重正化群方法，成为近十年来发展的同类方法中最精确有效的方法，在二维量子模型的研究中得到广泛应用。他们提出了基于高阶奇异值分解的张量重正化群方法，解决了重正化群计算应用到三维系统的主要困难。在此基础上，发现了一类由对称性部分破缺导致的相变现象，并把计算三维伊辛模型相变温度的精度提高了三个量级，成为张量重正化群研究的标志性成果。这些工作，也为他们在量子自旋液体这个多体量子基本问题的研究上取得突破奠定了基础。
自1988年开始，关于Kagome反铁磁系统是否是一个量子自旋液体的问题一直备受争议。事实上，在向涛团队开始着手发展张量重正化群方法时，就把解决Kagome反铁磁系统的量子自旋液体问题作为一个标杆性的目标。2008年，他们开始深入研究，试图解决这个问题，但很快就发现所得的结果不收敛，物理上没意义。接下来的几年，他们尝试了许多不同的做法，也没有找到失败的原因。2012年底终于出现了转机，他的博士生秦明普在做计算模拟时偶然发现，在这个系统中，张量在求和收缩时会出现大数相消，造成信噪比严重下降。知道了原因，向涛和他的另外两位博士生谢志远和陈靖，很快找到了解决的方法。他们提出了一种新的基于纠缠单形态的张量网络波函数，大幅提升了对于强量子或几何阻挫波函数结构的认识。随后，他的博士后廖海军及合作者对这个问题做了系统和深入的研究，解决了这个长期争议的问题。
聚沙成塔，跬步千里
高温超导机理的研究很难取得成果，但向涛从未放弃对这个问题的研究。在铜氧化物高温超导研究中，向涛曾经在高温超导层间动力学方面做出突出贡献。十多年前，他与合作者最早发现并预言铁基超导体中存在由砷或硒传递的反铁磁超交换作用，并且这种相互作用是导致铁基超导电子配对的主要原因。此预言随后得到中子散射等大量实验的验证和支持，说明关联效应在铁基超导电子配对中起了关键作用，揭示了铁基超导中磁相互作用的微观起源。在此基础上，他们预言碲化铁中存在一种双共线反铁磁长程序，很快被美国橡树林国家实验室中子散射实验所证实。随后，他们又预言由碱金属元素插层所形成的三元铁硒超导体的母体是反铁磁半导体，并给出了在不同组分下的磁有序结构和电子结构，也被中子散射和角分辨光电子谱实验结果所证实。
2017年，向涛作为负责人启动了“关联量子体系的新效应及调控”的国家重点研发计划。计划联合国内相关理论、数值、实验的中坚力量，其目标除了促进凝聚态物理学的发展外，还致力于发展新的功能器件和信息技术，服务于发展经济、社会和国家安全方面的战略需求。对向涛个人而言，更重要的是要通过项目实施，来培养和凝聚一支活跃并引领凝聚态物理前沿的国际一流的研究团队，为国家科学事业的发展做一份贡献。
