自旋轨道耦合的非线性Gross-Pitaevskii 方程组有限元方法研究

批准号:
11671044
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
李祥贵
依托单位:
学科分类:
A0504.微分方程数值解
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
华冬英、闻小勇、孟祥花、赵明镜、马余全、李书存、曹俊杰、张静静
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中文摘要
非线性Gross-Pitaevskii(GP)方程组是描述自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚(BEC: Bose-Einstein condensate)的重要数学模型。对自旋轨道耦合的非线性GP方程组的数值方法研究,不仅对冷原子物理研究有着重要意义,而且在非线性光学、量子计算机、新型材料、量子相对论等领域都具有重要的应用价值。项目研究自旋轨道耦合的非线性GP方程组的数值求解方法以及探索自旋轨道耦合BEC的基态和动力学行为。结合自旋轨道耦合BEC的物理背景与有限元方法、网格自适应技术等,发展强健、高效、快速的有限元数值方法,使得这类数值方法具有高精度和很好的稳定性,以便更好地适应复杂计算区域和非光滑外势作用下的数值模拟。开展数值方法守恒性、收敛性的研究。基于数值模拟和理论分析,研究粒子自旋、外势、原子间相互作用等因素对自旋轨道耦合凝聚体的影响和量子效应。
英文摘要
The nonlinear Gross-Pitaevskii (GP) system is an important mathematical model to describe the spin-orbit coupled Bose Einstein condensate (BEC: Bose-Einstein condensate). Research on numerical methods for the nonlinear GP system with spin-orbit coupling not only has the important significance to cold atom physics, but also has the valuable application in nonlinear optics, quantum computer, new material, quantum-relativistic field. In this project, numerical methods for solving the nonlinear GP system with spin-orbit coupling are researched, then ground states and dynamical behavior of the spin-orbit coupled BEC are explored. Combining the physical background of spin-orbit coupled BEC with the finite element method and the adaptive technique, we will propose fast, robust and efficient numerical methods. The properties of the numerical method such as high accuracy, the better stability and conservation of physical quantity can facilitate the adaptation to the complex geometry and non-smooth external potential. We also carries out the research on convergence and conservation law for numerical methods. Based on the numerical simulation and theoretical analysis, we can analyze influences on condensates by the external potential, the particle spin, the interaction between atoms, and explore quantum effects of the spin-orbit coupled BEC.
自旋轨道耦合的非线性量子系统的数值方法研究,不仅对冷原子物理研究有着重要意义,而且在非线性光学、量子计算机、新型材料、量子相对论等领域都具有重要的科学意义和应用价值。项目研究了自旋轨道耦合的非线性量子系统的数值求解方法以及探索自旋轨道耦合BEC的基态和动力学行为。结合自旋轨道耦合BEC的物理背景与有限元、有限差分、时间紧致以及算子补偿方法等,发展了强健、高效、快速的数值方法,使得这类数值方法具有高精度和很好的稳定性,能更好地适应复杂计算区域和非光滑外势作用下的数值模拟。通过研究获得了数值方法守恒性、收敛性的结果。基于数值模拟和理论分析,研究了自旋轨道耦合凝聚体的影响和量子效应并开展了材料科学和国防军工等领域的应用研究
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
Implicit integration factor method for the nonlinear Dirac equation
非线性Dirac方程的隐式积分因子法
DOI:10.1142/s1793962318500198
发表时间:2018
期刊:International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing
影响因子:--
作者:Zhang Jing-Jing;Li Xiang-Gui;Shao Jing-Fang
通讯作者:Shao Jing-Fang
DOI:--
发表时间:2018
期刊:中国科技论文
影响因子:--
作者:张静静;邵静芳;李祥贵
通讯作者:李祥贵
A conservative local discontinuous Galerkin method for the solution of nonlinear Schrodinger equation in two dimensions
求解二维非线性薛定谔方程的保守局部间断伽辽金法
DOI:10.1007/s11425-016-9118-x
发表时间:2017
期刊:Science China Mathematics
影响因子:--
作者:Rongpei Zhang;Xijun Yu;Mingjun Li;XiangGui Li
通讯作者:XiangGui Li
DOI:10.1016/j.physleta.2018.11.012
发表时间:2019
期刊:Physics Letters A
影响因子:2.6
作者:Li Xianggui;Li Shujing;Li Menglei;Zhou Mei;Zheng Fawei;Zhang Ping
通讯作者:Zhang Ping
DOI:10.1002/num.22154
发表时间:2017
期刊:Numerical Methods for Partial Differential Equations
影响因子:3.9
作者:Li Shu-Cun;Li Xiang-Gui;Shi Fang-Yuan
通讯作者:Shi Fang-Yuan
强激波冲击下微喷多相流高性能数值模拟与复杂混合机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李祥贵
- 依托单位:
磁偶极超冷原子问题中的高效数值方法及量子效应研究
- 批准号:11171032
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:46.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:李祥贵
- 依托单位:
一类有限元方法及其在辐射流体力学中的应用
- 批准号:10671023
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:李祥贵
- 依托单位:
国内基金
海外基金
