微分流形上量子可积系统的精确量子化和热力学方法
批准号:
12074410
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
曹俊鹏
依托单位:
学科分类:
凝聚态物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹俊鹏
中文摘要
近年来,微分流形上的低维量子多体系统成为凝聚态理论研究的热点问题之一,相关结果在其它领域例如非平衡态统计、高能、弦论和数学物理等都有重要应用。本项目拟研究此类系统的精确量子化和热力学。具体研究思想是,替代传统的Bethe根表示,我们将提出系统转移矩阵本征值的T-W方法,利用本征值的零根和W函数的零根来刻画能谱和本征态。在此基础上,利用零根Bethe ansatz方程,得到体系精确的态密度,进而研究标度律和热力学,计算可观测物理量。具体研究内容包括:(1)莫比乌斯带上的精确量子化、马约拉纳零模、扭曲关联态和共形荷等;(2)扭曲微分流形上的统计模型和平衡态过程;(3)多维Torus上的高秩和超对称量子可积系统;(4)扭曲微分流形上的精确自由能、有限尺寸效应、临界指数和热力学。通过本项目的执行,期望能得到一些重要的物理机理、物理图像和普适代数结构,加深人们对量子多体系统的理解,促进本领域的发展。
英文摘要
Recently, the study of low-dimensional quantum many-body systems in the differential manifolds becomes one hot issue in condensed matter theory. Meanwhile, the related results have important applications in other research fields such as non-equilibrium statistics, high energy, string theory and mathematical physics. In this project, we will study the exact quantization and thermodynamics of such systems. The specific research idea is as follows. Instead of Bethe roots representation, we will propose the T-W method for the eigenvalues of transfer matrix of the systems. Then, we will use the zero roots of the eigenvalue and the zero roots of W function to describe the energy spectrum and the corresponding eigenstates. Based on these facts and using the Bethe ansatz equations satisfied by the zero roots, we will calculate the analytical expression of the density of state. Then we can study the scaling behavior and thermodynamics. We will compute the exact free energy and calculate some observable physical quantities such as the specific heat and the magnetic susceptibility. The specific research contents are shown as follows. (1) The exact quantization, Mayorana zero modes, twisted correlated states and conformal charges of the quantum integrable systems in the Mobius band; (2) Statistical models and equilibrium states processes in the twisted differential manifolds; (3) Quantum integrable systems with high-rank or super-symmetries in the high-dimensional torus; (4) The finite size effects, exact free energy and thermodynamics of the system in the twisted differential manifolds. From these studies, we want to obtain some important physical mechanisms, physical pictures and universal algebraic structures. We also want to deepen people's understanding of quantum many-body systems and promote the development of this field.
本项目按照任务书中的研究计划顺利执行,系统地研究了微分流形上量子可积系统的精确量子化和热力学方法,得到了若干重要的物理机理和普适代数关系,实现了预期研究目标。项目在以下几个方面取得重要进展:1)拓扑边界条件下量子XXZ自旋链在热力学极限下的精确解,得到了量子化能谱、马约拉纳零模、扭曲关联态、表面能等;2)构造了含有竞争相互作用的新的量子可积模型,以及精确可解的Bose-Hubbard模型,研究它们的相变以及超流-Mott转变等;3)提出了普适的T-Theta方法,用于非微扰计算量子多体系统在热力学极限下的物理量;4)得到了典型高秩和超对称量子可积系统量子化能谱的有限尺寸效应、标度律、精确自由能等热力学量。本项目共发表论文40篇,其中Phys. Rev. Lett.1篇、J. High Energy Phys. 7篇、Phys. Rev.系列5篇、Nucl. Phys. B 9篇、J. Phys. A: Math. Theor. 3篇等。项目资助了多名博士研究生和博士后,培养了一批继续从事该课题研究的年青人才。
低维关联多体系统中的拓扑表面态和边界自由度
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批准号:11774397
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2017
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负责人:曹俊鹏
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依托单位:
非对角Bethe ansatz方法和粒子数不守恒系统的严格解
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批准号:11374334
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项目类别:面上项目
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资助金额:76.0万元
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批准年份:2013
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负责人:曹俊鹏
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依托单位:
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
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批准号:11174335
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:曹俊鹏
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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
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批准号:10974233
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2009
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负责人:曹俊鹏
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依托单位:
高自旋冷原子系统中新物质态理论研究
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批准号:10774169
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2007
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负责人:曹俊鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金