非线性相互作用引起的双模Dicke模型的新奇量子相变

量子相变是量子光学和凝聚态物理领域的一个重要课题.本文在标准双模Dicke模型的基础上引入原子-光的非线性相互作用,研究其所引起的量子相变.利用自旋相干态变分法从理论上给出有两个参量的基态能量泛函.两模光场采用四种不同的比例关系进行研究,并且在实验参数下,通过可调的原子-光的非线性相互作用参量,给出了宏观多粒子量子态的丰富结构.本文主要呈现了在蓝失谐和红失谐下,双稳的正常相、共存的正常-超辐射相和原子数反转态等丰富的基态特性.原子-光的非线性相互作用在蓝失谐可以引起标准的双模Dicke模型的正常相到超辐射相的二级量子相变.在红失谐时引起新奇的基态特性,新奇的量子相变,即反转的超辐射相到反转的正常相的二级逆量子相变.原子-光的非线性相互作用和两模光场比例不同时,对量子相变的相边界和基态物理量的值有较大影响.

基于深度学习的两分量BEC中量子相变点的识别

识别物质的相变是物理学研究中一个重要问题.本文采用了一种混淆标签方案的卷积神经网络算法来识别两分量玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中量子相变点,通过计算神经网络输出的准确率,得到W型性能曲线,此性能曲线中间的极大值对应着量子相变的临界点.研究结果表明,深度学习得到的量子相变点与解析计算值吻合度较高.此混淆标签方案的深度学习研究方法可以应用到存在两种相的相变体系.

交叉线性极化光学腔中超冷玻色气体的量子相变

构造两个高品质线性极化光学腔同自旋玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)耦合的理论模型,原子通过原子极化率的矢量部分和标量部分分别同两腔进行耦合。在低能极限下,基于朗道相变理论,对该模型潜在的量子相变进行了预测。随着泵浦光场强度以及单原子自旋同腔1电场夹角的改变,系统将在正常相、单腔超辐射相和双腔混合超辐射相之间转变。

具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的XY模型的量子相干性

研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的一维横场XY自旋链的量子相变和量子相干性.采用约旦-维格纳变换严格求解了哈密顿量,并描绘了体系的关联函数和相图,相图包含反铁磁相、顺磁相和螺旋相.利用相对熵和Jensen-Shannon熵讨论了XY模型的量子相干性.研究发现,相对熵与Jensen-Shannon熵所表现的行为都可以很好地表征该模型的量子相变.非螺旋相中量子相干性不依赖DM相互作用,而在螺旋相DM相互作用对量子相干性有显著影响.此外,指出了在带有DM相互作用的这一类反射对称破缺体系中关联函数计算的常见问题.

量子相空间表象中谐振子系统的严格解

在Torres-Vega和Frederick量子相空间表象框架下,分别用矩阵力学和波动力学方法,获得了一维谐振子系统定态Schro。dinger方程的严格解。证明了矩阵力学和波动力学在量子相空间表象中的等价性。所得到的本征函数可通过"类Fourier"投影变换投影到位移空间和动量空间中去,从而得到相应空间中的本征函数。

量子相变和量子临界现象

本文综述凝聚态物理学中的量子相变和量子临界现象,首先考察了相变中存在量子效应的可能性,通过横磁场Ising模型介绍了量子相变的基本特征;接下来对照热临界现象,引入了量子标度和量子重正化的基本概念和操作方式;然后利用量子临界现象的方案,分析了密度驱动、无序驱动和关联驱动的金属-绝缘体相变;继续利用量子临界性的概念探讨如重电子化合物、铜氧化物和巡游铁磁体这类复杂的相互作用多粒子系统;最后选择量子点、碳纳米管和单层石墨为例,介绍了量子临界性在低维和纳米系统研究中的作用。

核形状量子相变与微观sdIBM-■_(max)的势能曲面

通过用两种激发模式对原子核复杂能谱的良好再现,揭示出对激发模式相变的一种新理解:由于退激发解除了原有激发模式基准态结构及其在能量上的优势,高有序基准态释放结构能,同时引发低能激发模式基准态结构的重构,实现了新旧激发模式基准态的过渡。这种以改变价核子间耦合强度方式实现的基准态过渡,是转动驱动量子相变的动力学基础,从微观上看比较温和。本工作结果得到Bohr集体模型势能曲面理论的支持,两者相得益彰。

含有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的自旋1键交替海森伯模型的量子相变和拓扑序标度

利用张量网络表示的无限矩阵乘积态算法研究了含有Dzyaloshinskii-Moriya (DM)相互作用的键交替海森伯模型的量子相变和临界标度行为.基于矩阵乘积态的基态波函数计算了系统的量子纠缠熵及非局域拓扑序.数据表明,随着键交替强度变化,系统从拓扑有序的Haldane相转变为局域有序的二聚化相.同时DM相互作用抑制了系统的二聚化,并最终打破系统的完全二聚化.另外,通过对相变点附近二聚化序的一阶导数和长程弦序的数值拟合,分别得到了此模型相变的特征临界指数a和b的值.结果表明,随着DM相互作用强度的增强, a逐渐减小,同时b逐渐增大. DM相互作用强度影响着此模型的临界行为.针对此模型的临界性质的研究,揭示了量子自旋相互作用的彼此竞争机制,对今后研究含有DM相互作用的自旋多体系统中拓扑量子相变临界行为提供一定的借鉴与参考.

两腿XXZ自旋梯子模型的量子相变与量子临界现象

对于无限大尺寸两腿自旋1/2的XXZ自旋梯子模型,通过运用基于随机行走的张量网络(TN)算法数值模拟出基态波函数,首次尝试研究自旋梯子模型的约化保真度、普适序参量、纠缠熵等物理观测量,并系统研究基态保真度的三维挤点与二维分叉、约化保真度的分叉、局域序参量、普适序参量、纠缠熵和量子相变之间存在的关联关系.基于张量网络表示的算法在任意随机选择初始状态时,可以得到两腿XXZ量子自旋梯子系统简并的对称破缺基态波函数,该基态波函数是由于Z2对称破缺引起的.本文期望所提供的方法可为进一步研究凝聚态物质中热力学极限下的强关联电子量子晶格自旋梯子系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.

量子相变与量子纠缠

作为量子体系一种内在的非局域性关联,量子纠缠已经成为一个可利用的重要资源并广泛应用于许多领域.强关联体系中的量子相变,作为凝聚态理论中的一个重要现象,也一直是人们研究的热点.本文介绍了量子纠缠的定义,纠缠的判据,以及纠缠的度量.接着,通过一个具体模型对如何利用量子纠缠描述量子相变进行讨论和分析.研究发现,在强关联体系量子相变中量子纠缠扮演着非常重要的角色.

量子相空间理论与氢原子严格解

探讨了Torres-Vega和Frederick量子相空间表象中的波动力学方法,以及相空间表象与位移表象和动量表象之间的“类Fourier”投影变换;获得了一维氢原子体系定态Schrdinger方程在相空间表象中的严格解;揭示了相空间中波函数的不唯一性.

一维准周期罗盘模型的量子相变

通过约旦-维格纳变换方法,研究了一维斐波那契链下罗盘模型的量子相变行为.根据计算结果分析,精确地确定了相变点的位置、能隙以及自旋关联函数,同时确认为第二级量子相变.

弱磁场下光学超晶格中自旋1凝聚体的量子相

最近几年,囚禁于双阱光学超晶格中的超冷原子在理论[1]和实验[2]方面的研究都备受关注.在双阱超晶格中,可以一次测量许多相同的事例.采用这个全新的系统,许多新奇的现象被发现.2008年,德国的Bloch研究组通过改变偏压测量出双阱中无自旋粒子的原子分布存在一个离散的台阶,这使得能够精确控制一个给定阱内的原子数目．2010年，这个研究组又在两个准自旋为1／2的原子占据的对称双阱中可重复地产生了等效自旋单态和三重态的价键态嘲，这对光晶格中量子磁性的研究非常重要．

一维中心势V(q)=Bq^2+A/q^2(A,B>0)中运动的粒子在量子相空间表示中的精确解

在Torres-Vega和Frederick(T-F)量子相空间理论的框架下,求解了相空间中一维中心势场V(q)=Bq2+Aq2(A,B>0)中运动的单粒子的本征函数,并对相空间中的概率密度函数进行了讨论.

量子相变

量子相变是一种发生在绝对零度,由量子涨落而非热涨落导致的相变现象,满足著名的海森堡不确定关系。通过零温量子临界点的研究,可获知物质系统更广泛范围的行为,包括稀土磁性绝缘体,高温超导体和二维电子气体等。

量子相空间理论与Bose-Einstein凝聚态

探讨了Torres-Vega和Frederick量子相空间表象的特征,并揭示了相空间中波函数的不唯一性。在该量子相空间表象框架下,获得了用于模拟Bose-Einstein凝聚态的非线性Schr dinger方程的严格解。所得到的本征函数可通过“类Fourier”投影变换分别投影到位移空间和动量空间中去,从而得到相应空间中的本征函数。

一维量子XX-ZZ模型的量子相变

讨论了一维量子XX-ZZ模型的量子相变类型,数值研究了协作参量、保真度在相变点附近的行为和李-杨零点的分布情况.发现系统同时存在一级和二级相变,对应的保真度行为和李杨零点分布有所区别,但协作参量只能标识二级相变,不能显示一级相变.

外场中具有长程相互作用S-1/2 XXZ双链的量子相变

采用平均场Jordan-Wigner变换分析方法,研究外场中且具有Z方向均匀长程相互作用自旋-1/2XXZ双链的量子相变,得到了系统格点的亥姆赫兹自由能、格点磁化强度等热力学量的解析表达式及其数值解.数值结果与其他文献的结果相符.

准一维混合自旋(1/2,5/2)Ising-XXZ模型的量子相干和互信息

准一维混合自旋(1/2,5/2)Ising-XXZ模型可以用来研究一些材料(如异质三金属化合物Fe-Mn-Cu)的磁性质,该研究也有助于这类材料在量子信息等领域的应用.本文利用转移矩阵法计算了该模型的量子相干和互信息,讨论了Ising作用、温度和磁场对其的影响.结果表明,在极低温度下随Ising作用的增强量子相干逐渐减小,而互信息在各向同性系统中存在一个极小值,在各向异性系统(?=4)中存在多个极小值.进一步研究发现,量子相干和互信息在量子临界点存在突变,其一阶导数在该点存在奇异行为.还研究了有限温度下的量子相干和互信息,当磁场较弱时,两者随温度的升高单调减小;当磁场较强时,热涨落与磁场的竞争使得两者随温度的升高先增大后减小.相比于量子互信息,量子相干存在于更大的磁场和温度范围内,有利于在实验中对其进行调控.

光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的受激辐射特性和量子相变

研究了单模光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚的基态性质和相关的量子相变.通过利用自旋相干态变换将等效赝自旋哈密顿算符对角化并求得基态能量泛函.基态能量泛函对其经典场变量进行变分并取极小值,得到光子数解和相边界曲线.通过稳定性讨论发现系统除了出现正常相和超辐射相之外,还得到了多稳的宏观量子态;受激辐射来自于原子数反转的集体态,单组分的Dicke系统中并没有此现象;受激辐射只能从一组分的原子中产生,而另外的仍保持在普通超辐射状态.通过调整相关的原子-场耦合强度和频率失谐,超辐射和受激辐射态的顺序可以在原子的两个组分之间互换.