《關聯拓撲量子態的理論研究》是依託復旦大學，由陳焱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：關聯拓撲量子態的理論研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳焱
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子關聯體系是研究新奇拓撲量子現象的前沿領域, 同時具有廣泛的新型材料的套用前景。研究關聯拓撲量子態及其量子相變機制，發展能夠實現量子調控的基礎理論是與當前實驗前沿緊密相關的理論問題。如量子自旋液體及任意子超導電性、二維有機導體中的新奇物性、Majorana費米子態在量子關聯體系的實現等關聯拓撲量子態的理論研究成為當前凝聚態理論前沿研究的重要方向。本課題的研究將集中在以下三個方面：結合多種解析與數值手段研究具有幾何組錯反鐵磁體中的時間反演自發破缺的手征自旋液體態以及空穴摻雜情形下的任意子超導態的產生及其新奇物性；研究二維有機物導體的豐富相圖並深入探討其相變，研究分數Chern絕緣體的可能實現；研究準一維量子磁性體系以及超導體與拓撲絕緣體異質結構，探討該體系中實現Majorana費米子的產生、調控以及聚合的理論方案。
結題摘要
量子關聯體系是研究新奇拓撲量子現象的前沿領域, 同時具有廣泛的新型材料的套用前景。研究關聯拓撲量子態及其量子相變機制，發展能夠實現量子調控的基礎理論是與當前實驗前沿緊密相關的理論問題。本項目的研究集中在以下五個方向並取得進展: 1、在具有幾何組錯及強幾何限制的量子磁性體系中的新奇量子態及其相變的研究方面，通過考察拓展的XXZ Kagome模型，得到體系不同參數下的手征自旋液體態及時間反演對稱的自旋液體狀態，兩者之間的相變為連續相變。發展了新型sweeping cluster量子蒙卡算法適合於研究具有強幾何限制的一類量子自旋模型，得到正方晶格QDM的基態相圖。 2、理論研究了分數量子自旋Hall體系中不同自旋之間相互作用的效應，證明在該體系中可能會出現電荷密度波的條紋相。在torus的幾何結構中得到了非平庸的分數拓撲的Tao-Thouless量子態。此外，在交錯磁通的半滿方格子體系中提出玻色子的關聯躍遷模型，得到了無淨磁通的玻色子整數量子霍爾態，作為Haldane模型在玻色體系中的對應。 3、在拓撲超導及超流態的理論研究方面，理論預言在手征P波超導體中的不同雜質態及磁通渦旋態的Majorana模式；具有強自旋軌道耦合的極化費米超流體系中，理論得到陳數為2的新型拓撲LO態，在有限摻雜情形得到5種具有拓撲屬性的超流態；理論預言Bi／Ni雙層體系超導態對應於He3超流體系中的ABM態，即具有節點的p波對稱性；在NbSe2與CrCl3的范德華異質界面找到實現FFLO態的證據。 4、在高溫超導電性的量子多體計算研究-GMERA算法研究t-J模型方面，發展出了一種普適而嚴格的處理二維關聯電子模型的新型GMERA方法。在有限尺寸的二維正方晶格t-J模型中，首次得到了t-J模型基態為自發對稱破缺的d波超導態；超導序參量與自旋密度波及電荷密度波共存；空穴摻雜超導增強而電子摻雜超導削弱。 5、在耗散環境下量子自旋系統的相變研究方面，提出了對環境建模以模擬其本質物理特性，考察耗散環境下一維XXZ自旋鏈在零溫的相圖，發現除了相變點會隨著系統與環境耦合強度變化而移動；引入的耗散環境模式使得不可壓縮態進入可壓縮狀態，還使得一維系統產生了熱力學相變。得到二維XY模型在Calderia-Leggett耗散影響下的體系相圖，特別是在幾個相邊界附近關聯函式的特性，以檢驗關於局域臨界特性的理論。
