《外加規範場下旋量凝聚體量子現象的理論研究》是依託清華大學，由呂嶸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：外加規範場下旋量凝聚體量子現象的理論研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：呂嶸
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目著重於外加規範場下的旋量凝聚體的基態、低能激發，及其中的量子多粒子關聯、自旋動力學和幾何相位干涉現象的理論研究，揭示其中新的物理現象，為量子多體理論和基於冷原子體系的量子調控提供堅實的理論基礎。.最近發展的基於光與原子相互作用的實驗手段，可以在冷原子體系上附加外規範場，以造成人工合成的外電磁場或誘導出自旋-軌道耦合，為研究量子多體模型提供了可以精確調控的平台。本項目將針對旋量凝聚體豐富的自旋結構，考慮外加電磁場或自旋-軌道耦合引起的單粒子基態性質的顯著改變，建立模型，有寒拘效地處理多粒子和自旋關聯效應，並發展相關的數值計算方法，研究外規範場下旋量凝聚體中新奇的相，渦旋態跨體再的產生、調控和物理特性，自旋動力學行為、退相干機制和幾何相位干涉現象，2維BKT轉變，以及光晶格中自旋-軌道耦合引起的非s軌道能帶所導致的基態和多粒子強關聯性質等前沿問題。
結題摘要
本課題的主要目標是研究在外加人工合成規範腿催槳再場下冷原子體系的性質，在本課題的資助下，我們在冷原子系統人工合成規範場的機制，外加規範場下冷原子系統的性質和拓撲態，低維受限量子體系的輸運、PT對稱性及拓撲量子性質等方向上從事理論研究工作。主要創新成果包括： 1）規範場下冷原子體系中的量子性質和拓撲態。利用周期的磁場脈衝，提出了一種在冷原子體系中動力學地人工合成具有空間周期性的有效磁場的方案。當原子自旋絕熱地隨著有效磁場演化時，在原子質心運動中會產生一個規範場。等效勢場形成honeycomb晶格，矢量勢導致跳躍係數中出現復的Peierls相位因子，這有助於形成拓撲陳絕緣體。進一步調節外部參數，可以產生拓撲相變和拓撲平能帶。 2）提出了冷原子體系人工合成空間周期變化的磁場或磁晶格的機制，磁晶格的晶格常數和晶格深度都可以通過實驗調節。由此導出的哈密頓量在以往的凝聚態物理中未曾被系統研究過，而我們的研究結果表明其能帶結構展現出新奇的效應，如可以支持拓撲非平庸相。人工合成的磁晶格將被套用於玻色頸雅勸連子和費米子體系。 3）冷原子光晶格系統中s波超導體的自旋-軌道耦合。發現光晶格顯著地改變了體系的單粒子能譜：格點模型可以在兩個區域中產生majorana費米子。對於一個處在外諧振子炒漿乎約束勢下的格點系統，發現存在一個上臨界磁場，將拓撲超導相推移至約束勢的兩翼，此時majorana費米子可以存在於實空間的四個分立區域中。體系拓撲性質受到雜質的影響。 4）一維量子體系的Anderson局域化和拓撲性質。近年來在冷原子系統的實驗已實現一維Aubry-André-Harper（AAH）模型。針對具有p波超導配對和餘弦調製的最近鄰躍遷項的AAH模型，發現當系統處於無公度情形時，虹疊埋由於躍遷項中的調製函式的存在，系統更容易被局域化。而對於有公度的情形，隨著參厚幾乎數的改變，系統將會表現出平庸態，Su-Schrieffer-Heeger（SSH）型拓撲態以及Kitaev型拓撲態，並出現費米子分數化的現象。
