量子临界动力学调控的理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11705007
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A25.基础物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In recent years, the control of quantum critical dynamics has attracted a lot of attention because of its high relevance to topological computation and quantum simulation. There exists a generic class of quantum critical systems that can be mapped into free-fermion models. These systems are not only relevant to a variety of important practical systems, but also serve as a test-bed for investigating quantum critical non-equilibrium dynamics, owning to the fact that they can generally be exactly soluble. In this project, we will study in detail the optimal control of quantum critical dynamics and non-equilibrium quench processes in these types of systems. We will focus on the following three subjects: 1) Using the optimal control algorithm recently developed by the applicant that can be applied to a class of many-body systems, we will study the optimal preparation of macroscopic entanglement states in several critical spin systems; 2) Develop a gradient-based multi-variable optimal control algorithm that combines the transitionless quantum driving method;3) Study quench dynamics in systems that can support topological phases. In particular, we will study the formation or decay of Majorana zero modes under the quench of boundary parameters in a Kitaev one-dimensional p-wave superconductor chain with twisted boundary conditions, which was recently proposed by the applicant and coauthors.
近几年来,量子临界动力学的调控因其与拓扑量子计算和量子模拟的密切关系而受到了广泛关注。常见的量子临界系统中,存在一类可以化归为自由费米子模型的系统。 它们不仅与多种重要的实际体系相关,更因其能够精确求解而成为研究量子临界非平衡动力学的良好试验体系。本项目拟对该类体系中量子临界动力学的最优化控制和非平衡淬火过程展开深入研究。具体研究内容包括:1) 利用申请人最近发展的可用于一类多体问题的最优化算法,研究几种临界自旋系统中宏观纠缠态的最优化制备;2) 发展与无跃迁量子驱动方法相结合的多变量最优化梯度算法;3) 研究拓扑相变体系中的淬火动力学。特别地,在申请人及其合作者最近提出的扭曲边界Kitaev一维p-波超导链中,研究边界参数淬火下Majorana零模的形成或破坏过程。

结项摘要

本项目旨在理论研究量子临界动力学的动力学调控,为实验上实现量子模拟、拓扑量子相等提供理论指导。虽然对临界系统的讨论大多集中在热力学及线下,然而真实的系统总是有限的。鉴于此,本项目在有限尺寸低维自旋系统(主要是具有量子相变的系统)中若干精确结果及其应用方面做了深入探究,并得到了以下研究成果:1. 得到了有限尺度非均匀量子XX链中自旋算符矩阵元的行列式表达式;2. 利用“算符方法”得到了高自旋非均匀XXZ中心自旋模型的可解性条件,并得到了相应的Bethe ansatz方程;亦证明了高自旋XX中心自旋模型的部分可解性;3. 找到了有限尺度非均匀一维横场compass模型中精确Majorana零模的个数的解析表达及其波函数;5. 揭示了有限尺度量子Ising模型中铁磁态与动量空间基态之间的解析关系,并提出了可以计算大尺度系统中破坏费米子数宇称的纵向磁矩动力学的Pfaffian方法。.以上精确结果在中心自旋动力学、量子电池的储能、有机分子晶体与光场的强耦合、量子计量学、拓扑量子计算、离散时间晶体等研究中具有重要应用。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhanced exciton transport in an optical cavity field with spatially varying profile
具有空间变化轮廓的光腔场中增强的激子传输
  • DOI:
    10.1103/physreve.100.012125
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wei Jianye;Zhao Fang;Liu Jingyu;Zhao Qing;Wu Ning;Xu Dazhi
  • 通讯作者:
    Xu Dazhi
Dynamics of the homogeneous two-qubit XXZ central spin model with the spin bath prepared in superpositions of symmetric Dicke states
对称迪克态叠加制备旋转浴的同质二量子位 XXZ 中心自旋模型的动力学
  • DOI:
    10.1103/physreva.102.032409
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zejiang Li;Pei Yang;Wen-Long You;Ning Wu
  • 通讯作者:
    Ning Wu
Determinant representations of spin-operator matrix elements in the XX spin chain and their applications
XX自旋链中自旋算子矩阵元素的行列式表示及其应用
  • DOI:
    10.1103/physrevb.97.014301
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ning Wu
  • 通讯作者:
    Ning Wu
Effect of electron spin-spin interaction on level crossings and spin flips in a spin-triplet system
电子自旋-自旋相互作用对自旋三重态系统中能级交叉和自旋翻转的影响
  • DOI:
    10.1103/physreva.96.062507
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wei Jia;Fang-Qi Hu;Ning Wu;Qing Zhao
  • 通讯作者:
    Qing Zhao
Theory of exciton transport in molecular crystals strongly coupled to a cavity: A temperature-dependent variational approach
与腔强耦合的分子晶体中的激子输运理论:温度依赖性变分方法
  • DOI:
    10.1063/5.0014820
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    The Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jingyu Liu;Qing Zhao;Ning Wu
  • 通讯作者:
    Ning Wu

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其他文献

山区型乡村人居环境高碳源趋势影响要素研究——以浙江省安吉县景坞村为例
  • DOI:
    10.13942/j.cnki.hzjz.2015.01.034
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    华中建筑
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李王鸣;冯真;吴宁
  • 通讯作者:
    吴宁
多处理器片上系统中一种结合二阶导数的温度预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    魏琳;周磊;吴宁;杨睛
  • 通讯作者:
    杨睛
Charged-particle acceleration in a reconnecting current sheet including multiple magnetic islands and a nonuniform background magnetic field
包括多个磁岛和不均匀背景磁场的重连电流片中的带电粒子加速
  • DOI:
    10.1051/0004-6361/201630026
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Astronomy & Astrophysics
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    李燕;吴宁;林隽
  • 通讯作者:
    林隽
Highly electrochemical performance of Ni-ZIF-8/ N S-CNTs/CS composite for simultaneous determination of dopamine, uric acid and L-tryptophan
Ni-ZIF-8/ N S-CNTs/CS 复合材料具有高电化学性能,可同时测定多巴胺、尿酸和 L-色氨酸
  • DOI:
    10.1016/j.microc.2019.104357
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Microchemical Journal
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    姚文琴;郭昊;刘慧;李琪;吴宁;李莉;王明玥;樊甜;杨武
  • 通讯作者:
    杨武
巨噬细胞迁移抑制因子调节登革病毒2型感染诱导人脐静脉内皮细胞自噬的研究
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn112309-20220108-00008
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中华微生物学和免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苟小琴;吴宁;左丽
  • 通讯作者:
    左丽

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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