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人造规范势中多组份冷原子系统的量子临界性和新奇量子态
结题报告
批准号:
11174335
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
曹俊鹏
学科分类:
A20.凝聚态物理
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
王玉鹏、徐宝、姜玉铸、尹相国、蔡小明、贺鹏、郝宁宁、杨丽君、胡量达
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中文摘要
受限冷原子系统由于其相互作用、组份、维度、外势等参数的可调控性被认为是一种理想的人工调制凝聚态系统。许多具有内禀自由度的冷原子被制备出来,为研究新奇量子态开辟了新的途径。本项目将利用统计场论,共形场论,规范场论和量子蒙特卡罗模拟等方法研究多组份冷原子系统中丰富的物理性质研,具体研究内容包括:首先得到多组份冷原子系统具体为多组份任意子的严格解,研究基态性质;接着,在严格解的基础上研究体系的量子临界性,得到标度律,普适类和低温性质;然后,把多组份的冷原子系统放到人造规范场中,研究体系的新量子态;最后,利用多组份冷原子系统模拟凝聚态物理和量子信息科学,得到某些典型关联系统和拓扑量子计算知识。本项目研究方案独特之处在于:首先结合实验结果构建有物理意义的严格可解模型,然后把这些结果推广到一般情形,建立相应的普适类理论,得到某些重要物理机制和物理图像,促进对低维量子多体理论和量子调控等的研究。
英文摘要
本项目的研究工作按照计划书顺利执行,圆满完成了研究任务。研究工作主要集中在受限冷原子系统在外加规范磁场中的新奇量子态理论研究、低维相互作用关联冷原子系统的严格解、多组份冷原子系统在人造规范势中的量子临界性和新奇量子态、以及利用冷原子系统模拟凝聚态物理和量子信息科学来得到了部分典型强关联系统和拓扑量子计算的知识等方面。我们用到了严格解、量子场论中的对称性分析、数值求解等技巧。把解析推导和数值计算相结合,我们得到了部分冷原子系统的基态性质、热力学性质、量子临界行为、配对机理和元激发特性。.本项目取得的部分研究成果有:得到了多组份冷原子系统具体为多组份任意子的严格解;研究了多组份冷原子系统的量子临界行为;构造了一个人造规范场中多组份的冷原子系统的严格可解模型,发现了系统中非常有意思的新量子态;利用多组份冷原子系统模拟凝聚态物理和量子信息科学,研究了量子临界系统在发生量子相变时纠缠能力的转化行为;利用多组份冷原子系统和外加磁场来模拟和调控系统中的拓扑态,例如利用冷原子系统和光晶格,我们模拟了量子比特和凝聚态模型如自旋系统、Hubbard模型和超对称t-J模型等,发现了系统中的许多新奇量子拓扑态,得到了体系的表面能,反演出了当系统的粒子数不守恒即U(1)对称破缺时的本征态;讨论了多组份冷原子系统在新的对称性下的严格解,研究了系统中的量子临界性和新奇量子态;研究了人造规范势对系统物理性质的影响和量子调控的实现;提出了一种全新的量子多体问题的研究方法,得到了具有点接触相互作用势的一维玻色子系统的严格解;求解了一维格点依赖的各向同性自旋为1/2的费米子系统的可积条件,以及系统在周期性边界条件和反周期性边界条件下的严格解;研究了多组份系统当体系具有su(n)对称性时的严格解;研究了高自旋系统在任意边界磁场中的严格解;发现了拓扑自旋环中的相干态,提出如何构造系统所有本征态的方法等。.本项目的研究任务完成情况良好,在研究方法和研究成果的某些方面取得了一定的创新性成果,达到了预期目标。在国际权威学术期刊Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. X, JHEP上发表论文20篇,撰写一部由Springer出版社出版的专著《Off-Diagonal Bethe Ansatz for Exactly Solvable Models》,另外还有6名研究生在本项目的资助下学习和工作。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1103/physreva.85.022338
发表时间:2011-11
期刊:Physical Review A
影响因子:2.9
作者:J. Cui;J. P. Cao;Heng Fan
通讯作者:Heng Fan
DOI:10.1016/j.nuclphysb.2013.12.004
发表时间:2013-11
期刊:Nuclear Physics B
影响因子:2.8
作者:Li Yuan-Yuan;Cao Junpeng;Yang Wen-Li;Shi Kangjie;Wang Yupeng
通讯作者:Wang Yupeng
Anisotropic Rabi model
各向异性拉比模型
DOI:10.1103/physrevx.4.021046
发表时间:2014-06-11
期刊:PHYSICAL REVIEW X
影响因子:12.5
作者:Xie, Qiong-Tao;Cui, Shuai;Fan, Heng
通讯作者:Fan, Heng
DOI:10.1088/1742-5468/2014/04/p04031
发表时间:2014
期刊:Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment
影响因子:--
作者:Zhang Xin;Cao Junpeng;Yang Wen-Li;Shi Kangjie;Wang Yupeng
通讯作者:Wang Yupeng
Quantum speed limit for arbitrary initial states.
任意初始状态的量子速度限制
DOI:10.1038/srep04890
发表时间:2014-05-08
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zhang YJ;Han W;Xia YJ;Cao JP;Fan H
通讯作者:Fan H
微分流形上量子可积系统的精确量子化和热力学方法
低维关联多体系统中的拓扑表面态和边界自由度
  • 批准号:
    11774397
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    曹俊鹏
  • 依托单位:
非对角Bethe ansatz方法和粒子数不守恒系统的严格解
  • 批准号:
    11374334
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    曹俊鹏
  • 依托单位:
长程作用量子可积系统及其在凝聚态物理中的应用
  • 批准号:
    10974233
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    曹俊鹏
  • 依托单位:
高自旋冷原子系统中新物质态理论研究
  • 批准号:
    10774169
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    曹俊鹏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金