小量子混沌系统的热化及温度性质研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11775210
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2503.统计物理与复杂系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Thermalization of quantum systems and properties of small systems, both are fields in physics, which have received wide attention in recent years. The contents of this proposal lie in the overlap of these two fields, as stated below: From the angle of micro-dynamics, we study thermalization processes of small quantum chaotic systems, make clear the role played by chaotic dynamics in these processes, reveal properties of internal temperature of such systems, and find method for temperature measurement. The fast development of the field of quantum thermalization benefited from the introduction of a new research angle and renewed understanding of some old angles, where the former is related to typical states and the latter involves long-time average of physical quantities and a generalization of a property of eigenfunctions of quantum chaotic systems (the so-called eigenstate thermalization hypothesis). This proposal plan to combine the three angles, in order to find a new ``angle’’ from which one can study thermalization of small quantum chaotic systems. Specifically, we plan to start from dynamics of small quantum chaotic systems, improve ETH to fit more realistic chaotic models, make use of properties of typical states, and determine steady states of subsystems by means of long-time average.
量子系统的热化与小系统的性质都是近年来受到广泛关注的领域。本申请属这两个领域的交叠,具体内容如下:从微观动力学角度,研究小量子混沌系统的热化过程,理清量子混沌动力学在该过程中所起的作用,确定这类系统的内在温度的性质、及其测量方法。量子热化领域在前些年的快速发展,得益于新研究角度的引入、以及对已有研究角度之内涵的重新认识,其中,前者与典型态的性质有关,而后者涉及对物理量长时间平均值的考虑、以及对量子混沌系统本征函数的一个性质的推广(所谓eigenstate thermalization hypothesis (ETH))。本申请拟有机地结合上述三个角度、形成一定的“合力”效应,以研究小量子混沌系统的热化。具体而言,我们拟以小量子混沌系统的动力学为基础,改进ETH以适用于更为现实的混沌模型,在初态的选取上充分利用典型态的特性,并利用长时间平均的手段来确定子系统的稳态。

结项摘要

我们从动力学角度研究了量子混沌系统的热化过程,尤其是与温度有关的性质。主要取得以下研究成果:(1)完善了半扰动论的理论框架;该理论为研究一般的复杂量子系统的本征函数的结构性性质提供了一个合适的框架;针对量子混沌系统之本征函数在经典能量允许区内、也即半扰动论的非微扰区内的系数,证明其在重新标度之后具有高斯分布。(2)研究了混沌环境下的小量子系统的稳态性质,给出了互作用下的优选基的数学表示式,以及约化密度矩阵具有吉布斯形式的一个充分条件;尤其是,解决了在整体薛定谔演化下的子系统的温度表示式问题,发现玻尔兹曼温度是适用的、而吉布斯温度不适用。(3)利用数值与解析分析研究了热力学第零定律对小量子系统的适用性;当互作用满足一定的条件时,证实不同温度物体在接触之后可以趋于具有共同温度的平衡态。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sensitivity of energy eigenstates to perturbation in quantum integrable and chaotic systems
量子可积和混沌系统中能量本征态对微扰的敏感性
  • DOI:
    10.1088/1572-9494/abc7b0
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Communications in Theoretical Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zao Xu;Yin-Chenguang Lyu;Jiaozi Wang;Wen-Ge Wang
  • 通讯作者:
    Wen-Ge Wang
Decoherence approach to energy transfer and work done by slowly driven systems
能量传输的退相干方法和缓慢驱动系统所做的功
  • DOI:
    10.1103/physreve.97.012128
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physical Review E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang Wen-ge
  • 通讯作者:
    Wang Wen-ge
Characterization of random features of chaotic eigenfunctions in unperturbed basis
无扰动基下混沌本征函数随机特征的表征
  • DOI:
    10.1103/physreve.97.062219
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physical Review E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang Jiaozi;Wang Wen-ge
  • 通讯作者:
    Wang Wen-ge
Steady states of quantum Brownian motion and decomposition of quantum states into ensembles of Gaussian packets having a uniform position variance
量子布朗运动的稳态以及将量子态分解为具有均匀位置方差的高斯包系综
  • DOI:
    10.1088/1402-4896/ab2cc1
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Physica Scripta
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Gu Yan
  • 通讯作者:
    Gu Yan
Thermalization of small quantum systems: from the zeroth law of thermodynamics
小量子系统的热化:来自热力学第零定律
  • DOI:
    10.1088/1751-8121/ac451c
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Physics A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiaozi Wang;Wen-ge Wang;Jiao Wang
  • 通讯作者:
    Jiao Wang

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其他文献

Sensitivity of Quantum Motion to Perturbation in a Triangle Map
三角图中量子运动对微扰的敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    王文阁
  • 通讯作者:
    王文阁

其他文献

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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