《自旋軌道耦合的拓撲量子系統的理論研究》是依託中國人民大學，由韓強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：自旋軌道耦合的拓撲量子系統的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韓強
- 依託單位：中國人民大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
長期以來，具有非常規手征f波超導配對對稱性的超導體吸引了物理工作者的興趣，但從未在實驗室中發現。直覺上可以預見，手征f波與手征p波超導體一樣，其邊界模式也許正是物理學家夢寐以求的Majorana費米子（反粒子是其本身）。另一方面，隨著最近冷原子領域的實驗進展，物理學家已能夠模擬各種新奇量子系統，其中包括自旋軌道耦合。在本項目中，我們計畫：(i)研究存在自旋(3/2)軌道耦合的配對費米子系統，從嚴格解出發闡述該系統中可以出現手征f波超導態；(ii)研究處於空間變化的勢場中的自旋(1/2)軌道耦合量子系統；(iii)提出可行的實驗方案可以在冷原子系統中模擬上述兩種自旋軌道耦合模型並探測到預言的量子現象。我們預期本研究項目能夠在凝聚態與冷原子物理的交叉領域給出及時和重要的成果。
結題摘要
拓撲超導體作為實現拓撲量子計算的潛在平台近年來在凝聚態、冷原子、量子計算等研究領域受到廣泛關注。為了實現拓撲超導體，物理學家提出的方案是在具有較強自旋軌道耦合效應的電子體系中引入超導配對的機制。我們針對具有s波超導配對以及塞曼耦合與自旋軌道耦合的三維費米子體系進行了研究，並且給出了該模型哈密頓量的嚴格解。我們發現塞曼場的引入會導致一個有趣的非BCS的FFLO超導態，其費米子配對的質心動量與塞曼場成正比。另外，我們還對具有類似效應的玻色體系進行了探討。為了探索關聯效應對拓撲性質的影響，我們研究了有相互作用的一維Kitaev p波超導模型，通過數值計算給出了存在相互作用時的相圖以及馬約拉納零模隨相互作用的變化。我們對準粒子干涉效應中一個重要的物理量即聯合態密度進行了推廣，將相干因子整合到聯合態密度中。我們揭示了傅立葉變換的局域態密度與推廣的聯合態密度之間的聯繫。
