基于Majorana表象的量子多体效应研究

批准号:
11875103
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘昊迪
依托单位:
学科分类:
A2502.量子物理与量子信息
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘一谋、侯少程、李宏、李冬啸、张亚楠、杨崇、陈诗音
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中文摘要
本项目拟开展Majorana表象在量子多体效应方面的研究,并将其应用于量子信息、超冷原子物理等具体物理系统。具体分为以下三方面:首先,我们将把Majorana表象推广到任意多qubit纯态及混合态。以此为基础,通过Majorana星分布研究多体量子纠缠度量、分类。然后,利用Majorana星的运动方程为手段刻画量子多体演化,得到超越平均场近似的多体动力学描述。同时,结合Bethe Ansatz,得到Majorana星和双阱Bose-Einstein凝聚体等经典冷原子系统能量本征态解析解之间的关系。最后,利用Majorana星构型及其在球面上的曲线方程,给出一套将实验或数值模拟给出的未知量子态表示为典型量子态或其叠加的方法。并将上述方法应用到其他领域的量子多体效应研究,如Fisher信息、拓扑不变量等。研究成果将有助于开拓研究多体量子态纠缠、动力学、相变等量子多体效应的新方法和新手段。
英文摘要
In this project, by taking Majorana representation as main method, we will research on the quantum many body effects, and apply the methods to specific physical systems in the fields of quantum information and ultracold atomic physics. Our research will be divided into the following three aspects: Firstly, we will generalize the Majorana representation to study arbitrary multiqubit pure and mixed state. Based on this, the many body entanglement measurement and classification will be studied by the distribution of the Majorana stars. Secondly, the quantum many body evolutions will be interpreted by the motion equations of Majorana stars, and the many body description beyond the mean field approximation will be derived. Meanwhile, by combining the method of Bethe Ansatz, the relation between the Majorana stars and the analytic solutions of the eigenstate in classical ultracold system, such as double well Bose-Einstein condensates, will be established. At the last, the structure and curve equation of the Majorana stars on the Bloch sphere will develop a new way to transform the unknown quantum state derived by the experiment or numerical simulation into the known typical states or their superpositions. The above method will also be used to study quantum multibody effects in other fields, such as Fisher information, topology invariants and so on. This project will help to develop new methods and new ways to study the quantum many body effect, such as multipartite quantum entanglement, dynamics, and phase transition.
量子多体系统由于其粒子间相互作用带来的新奇量子关联效应和物理机制,成为了量子信息、量子调控和超冷原子物理发展中的重要资源,具有很高的理论意义和应用价值。Majorana表象,由于其可以将高维Hilbert空间中的多体量子态及其演化表示为多个Majorana星在Bloch球面上的运动,成为了研究量子多体效应的一个重要平台。近年来,Majorana 表象下的量子多体物理引起了人们的广泛关注,在研究非平庸相位、量子相变、多体动力学、序参量等量子多体效应以及几何相位、多体纠缠度量、分类等方面展现出了巨大的潜力和价值。在本项目中,我们利用马约拉纳星体表象对量子多体效应研究进行了深入系统的研究。在具体实施过程中,我们结合当前国际前沿动态和发展趋势,以马约拉纳星体表象为核心,以多体量子效应为研究对象,分别从解析推导和数值模拟两方面对多qubit量子纯态的几何表示和纠缠分类、多体量子态的反对易子表示以及非厄米系统中的多体动力学和拓扑相变等问题进行了深入研究,获得了一系列成果,为研究与几何相位、量子纠缠、动力学演化、拓扑相等相关的多体量子效应提供了新方法、思路。此外,我们还研究了量子绝热捷径、量子同步、量子经典映射等量子信息领域的热点问题。在项目实施的4年中,共发表有标注基金资助的SCI论文10余篇。
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
Quantum-Classical Correspondence for Adiabatic Shortcut in Two- and Three-Level Atoms
二能级和三能级原子绝热捷径的量子经典对应
DOI:10.1007/s10773-018-3979-9
发表时间:2019-01
期刊:International Journal of Theoretical Physics
影响因子:1.4
作者:Chen S Y;Zhang Y N;Yang J;Liu H D;Sun H Y
通讯作者:Sun H Y
Non-Abelian Shortcuts to Adiabaticity Simulated by Classical Resonant Oscillators
经典谐振振荡器模拟绝热性的非阿贝尔捷径
DOI:10.1007/s10773-021-04744-w
发表时间:2021-03
期刊:International Journal of Theoretical Physics
影响因子:1.4
作者:Zhang Y. N.;Liu Y.;Liu H. D.
通讯作者:Liu H. D.
Quantum synchronization of two mechanical oscillators in coupled optomechanical systems with Kerr nonlinearity.
具有克尔非线性的耦合光机械系统中两个机械振荡器的量子同步
DOI:10.1038/s41598-018-33903-z
发表时间:2018-10-23
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Qiao GJ;Gao HX;Liu HD;Yi XX
通讯作者:Yi XX
Majorana decomposition for two-qubit pure states
二量子位纯态的马约拉纳分解
DOI:10.1088/1751-8121/ac07eb
发表时间:2021
期刊:Journal of Physics A-Mathematical and Theoretical
影响因子:2.1
作者:Yang C.;Liu H. D.;Fu L. B.
通讯作者:Fu L. B.
Many-body anticommutator and its applications in the normalization of completely symmetric states with Majorana's stellar representations
多体反换子及其在马约拉纳恒星表示完全对称态归一化中的应用
DOI:10.1103/physreva.104.012203
发表时间:2021
期刊:Physical Review A
影响因子:2.9
作者:Lu Xi;Zhan Li-Yao;Chen Jie;Liu Hao-Di;Fu Li-Bin;Wang Xiao-Guang
通讯作者:Wang Xiao-Guang
东北师范大学理论物理量子开放系统中的非厄米物理团队研究和交流平台建设
- 批准号:12147206
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘昊迪
- 依托单位:
马约拉纳星体表象下大自旋系统的动力学及几何相位研究
- 批准号:11405008
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:刘昊迪
- 依托单位:
国内基金
海外基金
