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。长期专注于非平衡热力学与统计物理基本问题与应用场景的研究，取得多项原创性成果：i）揭示了多体系统的相互作用作为热力学资源的基本机制；ii）提出了“滞回动力学景观理论”iii）量化了有限时间热力学过程不可逆性的过程时间反比标度；iv）建立了一系列实际非平衡热力学任务性能与能耗间的基本权衡关系。已在领域一流期刊发表论文34篇，其中第一或通讯作者论文27篇(Phys. Rev. Lett. 3篇，Phys. Rev. E/A/Res. 11篇），总引用超过1000次，两篇文章引用超过百次（Google Scholar）。关于不可逆性量化的研究工作被非平衡热力学权威学者、Phys. Rev. Lett.统计物理分区副主编M. Esposito评价为“首次严格检验内可逆热力学基本假设的研究之一”；得到的热机功率效率约束关系的普适性被量子热力学专家M.Perarnau-Llobet在2021年国际开放量子动力学与热力学研讨会中引为该方向四篇代表工作之一，在后续实验中被检验；揭示相变热机优越性的研究入选Trending in PRL，被Phys.org、Interesting Engineering等国际著名科技媒体报道；提出的滞回动力学景观理论入选Phys. Rev. Lett.编辑推荐文章。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24篇。长期担任PT系列赛事裁判和指导教师，连续三年(2024-2026)获评CUPT最佳裁判。课题组多名高中生入选IYPT国家队/国家集训队、入围丘成桐中学科学奖全球总决赛。

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

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

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. 国际青年物理学家锦标赛IYPT中国国家集训队工作组成员、中国大学生物理学术竞赛CUPT评委(2023-2025)、全国中学生物理学术竞赛CYPT评委（2023-2025）、北师大物理学术竞赛BNUPT评委（2014-2026）、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

1. 《热力学与统计物理》，本科大三专业课，秋季学期，2026-2027学年至今

2. 《近代物理实验》（高温超导、非线性电路），本科大三专业课，秋季学期，2023-2024学年至今

3. 《普通物理实验》（PT专题），本科大一专业课，秋季学期，2023-2024学年至今

4. 《现代物理与中学物理》，研究生课程，秋季学期，2023-2024学年至今

5. 《普通物理专题》，研究生课程，夏季学期，2023-2026学年

指导学生获奖及荣誉：

2026年：中国大学生物理学术竞赛全国赛团体二等奖，刘晓楠、刘宸硕、郑皓芝、崔孙畅、袁浩轩；中国大学生物理学术竞赛全国赛最佳评论方，袁浩轩；中国大学生物理学术竞赛全国赛最佳赛题研究奖入围，刘宸硕；中国大学生物理学术竞赛华北赛团体一等奖、最佳风采奖，刘晓楠、苏小涵、冯园茗、崔孙畅、张天翼

2025年：中国大学生物理学术竞赛全国赛团体二等奖，宋书仪、叶方天佑、陈柏潼、林可、袁浩轩；中国大学生物理学术竞赛全国赛最佳评论方，袁浩轩；中国大学生物理学术竞赛华北赛团体一等奖、最佳风采奖，宋书仪、叶方天佑、吴与同、林可、袁浩轩；北京市大学生物理学术竞赛一等奖，叶方天佑；北京师范大学优秀本科毕业论文，林蕴芊

2024年：入选ISEF(国际工程与科学大奖赛)中国国家队，周厚希；中国大学生物理学术竞赛华北赛团体一等奖、最佳风采奖，张梓阳、李伊、姚夏臻、王崇、赵恩泽；北京市大学生物理学术竞赛二等奖，张梓阳、刘汭晗、赵恩泽

2023年：丘成桐中学科学奖(物理)银奖，周厚希；北京市大学生物理实验竞赛一等奖，林蕴芊、雷家睿

指导本科生毕业论文：

2026届：王崇、林思远；2025届：林蕴芊（本校直博）、贾文慧（保送中国工程物理研究院研究生院读研）；2024届：宋玉佳（本校读研）、吴迪娜（华东师范大学读研）

指导物理教育硕士：

2023级：李嘉辉、马凡凡、蒋许沐子、汪政南、王志成

欢迎对非平衡热力学方向感兴趣的本科生（大二及以上）以及对普物背景中的趣味现象（IYPT启发）感兴趣的本科生（大一）或者高中生找我从事本科生科研训练。非平衡热力学方向对热机性能优化问题的研究背景可以阅读科普综述：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

相变与复杂系统的非平衡统计与热力学

1. Coercivity Landscape Characterizes Dynamic Hysteresis  Editor's suggestion

M. Chen, X. H Zhao, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. Lett. 136, 117102 (2026)

2. Minimal Model for Carnot Efficiency at Maximum Power  Trending in PRL

S. Liang*, Y. H. Ma*, D. M. Busiello, P. D. L. Rios, Phys. Rev. Lett. 134, 027101 (2025)

3. Finite-time and finite-size scalings of coercivity in dynamic hysteresis

M. Chen, X. H Zhao*, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. E 113, 034124 (2026)

4. Temperature fluctuations in mesoscopic systems

Z. Fei and Y. H. Ma*, Phys. Rev. E 109, 044101 (2024)

5. Quantum thermodynamic cycle with quantum phase transition

Y. H. Ma, S. H. Su, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 96, 022143 (2017)

有限时间热力学

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. Unified approach to power-efficiency trade-off relations of generic thermal machines

Y. H. Ma*, and C. Fu*, Phys. Rev. E 112, 054130 (2025)

3. 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)

4. Finite-Time Thermodynamics of Battery Discharging: Power–Efficiency Trade-Off and Optimization

R. H. Liu, Y. Q. Lin*, and Y. H. Ma*, Entropy 28, 852 (2026)

5. Revisiting Endoreversible Carnot Engine: Extending the Yvon Engine

X. H. Zhao and Y. H. Ma*, Entropy 27, 195 (2025)

6. Optimizing thermodynamic cycles with two finite-sized reservoirs

H. Yuan, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. E 105, L022101 (2022) (Letter)

7. 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)

8. Effect of finite-size heat source's heat capacity on the efficiency of heat engine

Y. H. Ma, Entropy 22, 1002 (2020)

综述论文：

1. 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

2. 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

3. 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

邀稿论文：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

信息热力学、随机热力学与量子热力学

1. Finite-time optimization of quantum szilard heat engine

        T. J. Zhou, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Phys. Rev. Res. 6, 043001 (2024)

2. 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)

3. 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)

4. Efficiency statistics of a quantum Otto cycle

Z. Fei, J. F. Chen, and Y. H. Ma*, Phys. Rev. A 105, 022609 (2022)

5. 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)

6. 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)

7. Works with quantum resource of coherence

Y. H. Ma, C. L. Liu, and C. P. Sun*, arXiv: 2110.04550 (2021)

 黑洞非正则辐射及信息关联方向

1. 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)

2. 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)

3. 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)

热力学与统计物理、量子力学基础问题

1. Simple realization of the polytropic process with a finite-sized reservoir

Y. H. Ma, Am. J. Phys. 91, 555 (2023)

2. 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)

3. 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)

4. 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

5. 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

量子陀螺、量子行走、量子照明

1. 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)

2. Directional quantum random walk induced by coherence

J. F. Chen, Y. H. Ma*, and C. P. Sun*, Front. Phys. 15, 21602 (2020)

3. 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)

完整论文列表见Google学术主页：https://scholar.google.com/citations?hl=zh-CN&user=_7G8UhcAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

物理教育教学方向代表论文（文章标题前标注(s)为指导本科生或中学生发表论文）

教育与教学研究

1. 基于测量工具制作过程的初中物理跨学科实践活动的设计——以“自制浮力秤”为例. 物理教师 45(03),2024

2. (s) 北京师范大学物理学术竞赛的发展及在拔尖创新人才培养中的作用. 大学物理 42(12),2023

3. 物理教育期刊对科研原始创新的推动. 大学物理 41(6),2022. 

获评《大学物理》2022-2024年度优秀论文奖

4. 近10 年国内 PT 系列竞赛相关研究的发展与现状. 物理教师 43(02),2022

5. 中学生实验问题解决过程中科学能力的表现研究. 物理教师 43(12),2022. 

被中国人民大学复印报刊资料《中学物理教与学》2023年第3期全文转载

6. 引力波观测支持黑洞面积定理. 大学物理 37(07),2018

7. Sagnac演示实验装置的设计. 大学物理 35(01),2016

国际青年物理学家锦标赛（IYPT）相关问题解决

1. (s) 粘性液膜在水平旋转柱体外的稳态行为. 大学物理 43(05),2024

2. (s) 撒克逊碗的下沉临界条件与沉没时间. 物理与工程 33(01),2023

3. (s) 刚性球体在转动环形凹槽内的动力学行为. 大学物理 41(10),2022

4. 一个有趣的热力学问题:硬币何时“翩翩起舞”? 大学物理 38(11),2019

5. 振荡" 星形" 水滴的实验研究. 物理实验 37(11), 2017

6. “磁滞刹车”现象中暂态过程的研究. 物理实验 35(04),2015

7.  弹性箍弹起最大高度的研究. 大学物理 34(01),2015

8.  (s) In-class demonstration of the Zeeman effect: From qualitative observation to quantitative experiments. 物理与工程,2025（在线发表）

物理概念及问题讨论

1. 如何在两个黑洞间建造热机：从2023年CPhO决赛题说起. 大学物理 43(02),2024 

2. 相速度和群速度超光速问题再辨析. 现代物理知识 34(01),2022

3. 旋转球体在空气中的运动轨迹：由2020年北京高考物理14题引发的思考. 物理与工程 31(02),2021

4. 负折射率材料及其成像规律：由2020年北京普高适应性测试物理卷第14题引发的思考. 物理通报 06,2021

5. 由对日偏食的简单观测估计日月直径. 物理教师 41(08),2020

6. 2019年北京高考物理24题引发的思考. 物理教师 41(01),2020

2027.01 — 2030.12: 国家自然科学基金面上项目，67万，主持，在研

2024.01 — 2026.12: 国家自然科学基金青年科学基金，30万，主持，在研

2021.01 — 2023.01: 博士后创新人才支持计划，63万，主持，结题

2023.10 — 2025.09: 北京师范大学青年教师基金，10万，主持，结题

2023.09 — 2024.06: 北京师范大学青年教师教学发展基金，1万，主持，结题

1.  一种基于理想气体的有限时间热力学实验平台及实验方法，第一发明人，CN202110652705.1 (已公开CN113257090A，实审)，

2.  一种基于理想气体的有限时间热力学实验平台，第一发明人， CN215117981U

3. 一种防勒手充气式提物气垫，第一发明人， CN223310839U

4.  一种移动空气净化装置及应用该装置的车轮、汽车，第一发明人，CN205948543U

5.  一种探究理想气体多方过程的测试方法, 第二发明人，CN202211138333.1 (已公开CN115909864A，实审)

6.  一种探究理想气体多方过程的测试平台，第二发明人，CN218896424U

健身、游泳、国画书法、小提琴、机械舞

每年计划招收博士研究生1名、硕士研究生1-2名，本科生不限，欢迎发邮件联系

当前课题组学生

研究生：2024级硕士生陈苗（本科毕业于江西师大物理与电子信息学院）、陈婉妍（本科毕业于北师大人工智能学院）；2025级直博生林蕴芊（本科毕业于北师大物理与天文学院，与涂展春教授及孙昌璞教授联合培养）；2026级硕士生桑君凯（本科毕业于伊利师大物理科学与技术学院）、博士生王江海（硕士毕业于上海理工大学物理系）

本科生：2023级刘汭晗（2026美国大学生数学建模竞赛F奖、北京市大学生物理学术竞赛二等奖，已保送本组直博）、石琦（已保送本组硕士）、熊芷萱（已保送本组硕士）；2024级叶方天佑(CUPT2025全国二等奖、CUPT华北赛一等奖、北京市大学生物理学术竞赛一等奖)、陈柏潼（CUPT2025全国二等奖）；2025级刘宸硕（CUPT2026全国二等奖、最佳赛题研究奖入围）、郑皓芝（CUPT2026全国二等奖）

高中生：人大附中ICC2024级夏源蔚(IYPT2026国家队，2025丘成桐科学奖物理全国二等奖)、姬国智(IYPT2026国家队集训队)；北师大实验中学国际部2025级况宇晨

过往课题组学生

本科生：2020级雷家睿（本校直博）；2021级杨沛瑜、贾文慧（保送中国工程物理研究院研究生院读博）、王俊康、秦潇；2022级古彦欣；2023级陈吉祥（保送中国科学院理论物理研究所读研）

高中生：人大附中ICC2022级周厚希(IYPT2023国家队、2023丘成桐科学奖物理全球总决赛银奖)、王陈昊(2023丘成桐科学奖物理全球总决赛铜奖)、李昱泽(IYPT2024国家队，康奈尔大学本科)；北师大实验中学国际部2022级秦邵涵(IYPT2024国家队，哈佛大学本科)；十一中学国际部2022级范明君(2023丘成桐科学奖物理全球总决赛铜奖，加州理工学院本科)、2023级韩保诚(2024丘成桐科学奖物理全球总决赛银奖，芝加哥大学本科)；重庆育才中学国际部2022级喻科霖(2024丘成桐科学奖物理全球总决赛优胜奖、IYPT2024国家集训队，宾夕法尼亚大学本科)、2023级罗海艺(2025丘成桐科学奖物理全球总决赛金奖、2024丘成桐科学奖物理全球总决赛铜奖、IYPT2025国家集训队、加州理工学院本科)

会议/学术交流口头报告/科普讲座

历史长河看能量 / 看见黑洞，北京市第109中学，北京，2026.10.28

活性电池的非平衡热力学，2026年中国物理学会秋季会议(邀请)，湖南长沙，2026.10.25

姆潘巴效应的宏观普适理论与弛豫过程的几何描述，上海大学，上海，2026.05.20

有限系统热力学：从热机优化到非平衡相变，北京航空航天大学，北京，2026.01.20

动力学滞回的有限时间与有限尺寸标度，第22届全国凝聚态理论与统计物理大会(邀请)，广东广州，2025.11.08

PT问题启发的物理开放性问题解决活动的设计与实践，北京邮电大学，北京，2025.10.20

动力学滞回的有限时间与有限尺寸标度，第8届全国统计物理与复杂系统学术会议(邀请)，浙江宁波，2025.08.01

热机优化的现代视角，集智俱乐部，在线，2024.12.19

Thermodynamic meets finite time and finite reservoirs，天津大学，天津，2024.12.10

实现最大功率卡诺效率的极简模型，2024年中国物理学会秋季会议，海南海口，2024.10.13

Thermodynamic constraints for heat engines with finite-sized reservoirs，第28届国际统计物理大会，日本东京，2023.08.20