《基於囚禁離子的長程可調自旋模型的量子模擬》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由周艷麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於囚禁離子的長程可調自旋模型的量子模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周艷麗
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
長程可調的量子自旋模型緊密聯繫了量子信息學和凝聚態物理這兩個蓬勃發展的學科。一方面，因涉及到多體相互作用，用經典計算機來數值求解自旋模型是一大難題，所以在一個人工可控的微觀系統- - 離子阱系統中模擬量子自旋系統，為凝聚態物理的研究提供了一種新的途徑。另一方面，自旋模型為量子計算中必需的非線性相互作用提供了理論基礎。所以，研究如何利用囚禁離子來模擬量子自旋模型具有重要的學術價值和現實意義。基於離子阱系統中橫模和縱模具有不同的頻譜特徵以及運動模式，本項目擬綜合採用雷射和輻射場來操控離子，通過調節橫模和縱模的媒介作用，使得它們傳遞的自旋-自旋相互作用產生競爭，從而（1）模擬長程且局域可調的Ising模型，並研究因長程相互作用的競爭關係所引起的量子阻挫現象；（2）結合雷射和輻射場的優勢，提出操控離子的新手段，模擬各向異性且局域可調的Heisenberg模型，並研究如何在此基礎上模擬多體相互作用。
結題摘要
目前，在人工可控的微觀系統中模擬長程可調的自旋模型是研究量子物理現象的一個重要平台。本項目基於離子阱系統研究如何利用囚禁離子來模擬量子自旋模型。項目的主要創新點在於同時利用橫模和縱模的媒介作用來產生長程的自旋相互作用。主要進行了以下研究：1、研究了離子阱系統中橫模和縱模運動模式的特徵，然後在此基礎上通過調節橫模和縱模的媒介作用，使得它們傳遞的自旋-自旋相互作用產生競爭，從而模擬長程且局域可調的自旋模型，並研究因長程相互作用的競爭關係所引起的量子阻挫現象；2、將離子晶體的研究方法推廣到基於極性分子的量子模擬的研究。由於極性分子的電偶極矩可以通過外加電場進行調節，所以分子之間的偶極-偶極相互作用比起庫倫力來說，具有更好的可調性。研究發現，與傳統的只考慮橫模或者縱模的媒介作用相比，同時利用橫模和縱模的媒介作用所產生的自旋相互作用不僅具有更多的變化形式，而且模擬的長程自旋鏈具有更豐富的相變現象。
