《拓撲量子態中缺陷的物理性質及其調控》是依託北京師範大學，由寇謖鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：拓撲量子態中缺陷的物理性質及其調控
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：寇謖鵬
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
該項目的研究目標是系統化地認識拓撲量子態中缺陷的物理性質。我們將從典型的拓撲量子態（關聯拓撲絕緣體、拓撲超導體、格點拓撲序…）出發研究缺陷誘導的新奇量子態, 分析對稱性（如平移對稱性、中心對稱性、空間轉動不變性等）對缺陷態的影響，研究關聯效應及其拓撲屬性(拓撲量子數、統計、局域束縛態等)。在深入認識單個缺陷態的基礎上，研究多缺陷（尤其是周期性缺陷陣列）問題，包括缺陷態之間的量子干涉效應以及缺陷誘導的有序態，解釋與之相關的凝聚態物理實驗現象，並預言新的物理效應。最後，對於凝聚態物理中尚無相應體系的物理模型，我們將基於冷原子技術，設計實驗方案。最終,我們通過對缺陷態的量子調控,提出現實可行的的普適拓撲量子計算方案。
結題摘要
申請人在強關聯電子系統、拓撲量子態等研究領域中取得了一系列創造性的成果，在國際、國內重要期刊發表論文20篇。同時，在此期間還培養了四名博士研究生、六名碩士研究生。 具體地，我們利用系統化的技術研究了若干典型的格點模型，包括Hubbard模型、Kane-mele模型、Haldane模型等。我們發現了一系列缺陷的新奇量子態，包括拓撲疊代絕緣體、拓撲分形絕緣體、亞鐵磁序態、type-1.5 拓撲半金屬、type-II nodal-ring拓撲半金屬、玻色拓撲半金屬等。我們在深入認識系統物理屬性的基礎上，研究了相關物理性質，包括電子分數化、Majorana費密子的非阿貝爾統計、內稟磁雜質現象、龐磁阻CE-type相的Duffin-Kemmer-Petiau代數等，並預言了相應新奇量子態的物理效應。我們對於在凝聚態物理中尚無相應體系的物理模型（如拓撲疊代絕緣體、type-1.5 拓撲半金屬、玻色拓撲半金屬等），基於冷原子技術，設計了可行的實驗方案驗。我們還模擬了冷原子光晶格位錯的拓撲性質，並基於Peierls格子上的S波拓撲超流中存在位錯誘導的分數化的磁通和非阿貝爾任意子提出了一種進行普適拓撲量子計算的可能方案，並且進一步說明了如何進行單比特邏輯門操作。
