一、Exact solutions of the high dimensional hard-core Fermi-Hubbard model(论文文献综述)
郭慧[1](2021)在《激光缀饰超冷原子中的新奇量子态》文中研究说明根据量子光学理论,激光与原子相互作用不仅引起原子在其本征能级之间的跃迁,而且还将彻底改变系统的能级结构和本征函数性质。将激光和原子看成一个整体,构成激光缀饰原子系统,超冷原子丰富的能级结构和激光缀饰技术的不断发展,使得激光缀饰超冷原子系统可以实现各种全新的量子力学模型,为研究新奇物态和宏观量子现象提供了优越平台。本文聚焦于当前超冷原子物理研究领域的两个热点问题,一是利用拉曼激光缀饰超冷原子产生人造自旋轨道耦合,二是利用里德堡缀饰技术实现长程软核相互作用。通过研究自旋轨道耦合和长程软核相互作用对超冷原子系统基态和动力学性质的影响,探索系统可能存在的各种新奇量子态和非传统的量子流体动力学。首先研究了在Rashba自旋轨道耦合和长程软核相互作用共同影响下,系统可能存在的奇异超固态。发现由动量空间Rashba环半径和实空间里德堡阻塞半径乘积构成的无量纲数在系统基态结构方面扮演了重要角色。通过调节该无量纲数和原子之间的相互作用强度,在该系统中预言了同时破缺时间反演对称性和空间平移对称性的第二类条纹态,以及在两个方向同时破缺系统平移对称性的二维超固态。在二维超固晶胞中观察到旋转对称性破缺的离散涡旋和用径向量子数描述的高阶涡旋,这些新奇的涡旋结构先前已经在光束中产生和应用,但一般很难在传统的量子流体中实现。第二部分研究了Dresselhaus自旋轨道耦合和Ioffe-Pritchard磁场共同作用下超冷原子系统的旋转特性。指出Ioffe-Pritchard磁场局域地极化了原子的自旋,使得原子自旋取向平行于磁场方向,Dresselhaus自旋轨道耦合又将原子的自旋和轨道运动耦合起来,最终导致了沿着角向的粒子流,进而引起了超冷原子系统的有效旋转。说明了Dresselhaus自旋轨道耦合和Ioffe-Pritchard磁场实际上产生了沿角向的有效规范势,该规范势绕着闭合路径一周累积了一个Aharonov-Bohm相位因子,从而引起了超冷原子的旋转。这完全不同于传统的通过产生规范磁场的方式使超冷原子气体旋转,这实际上提供了一个全新的系统来研究AharonovBohm效应。在该旋转系统中还观察到不同于传统超流中Abrikosov涡旋晶格的共轴环形涡旋阵列。最后研究了在等权重Rashba-Dresselhaus自旋轨道作用下自旋为1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚中亮孤子的新奇动力学行为。利用变分拟设方法得到了自旋轨道耦合作用下孤子的自旋和质心运动所满足的动力学方程,进而获得了孤子自旋和质心运动的精确解析解。结果表明,自旋轨道耦合将孤子的自旋和质心运动耦合起来,当孤子在不同自旋分量之间周期性振荡的同时,也伴随着孤子质心在实空间的周期性振荡,相应的振荡频率依赖于自旋轨道耦合和拉曼耦合的强度。通过数值模拟计算直接求解Gross-Pitaevskii方程验证了变分拟设方法的正确性。本课题的研究加深了对自旋轨道耦合、超固、涡旋、孤子等现象的理解,预言了各种超固态、离散涡旋和高阶涡旋等奇异量子态,为基于超冷原子的量子模拟和精密测量提供了理论依据。
高探彪[2](2019)在《关联玻色系统中准粒子激发性质的研究》文中研究表明最近关于量子简并气体的实验和理论研究进展为在光学晶格中模拟强关联系统提供了前所未有的机会。这种量子模拟将会对解决凝聚态物理学中一些长期存在的难题提供帮助,例如量子磁性的起源和困扰了研究者二十多年的高温超导的本质。从1985年以来,首次利用激光冷却技术实现了对原子的囚禁,并于1995年成功观测到玻色—爱因斯坦凝聚现象。超冷原子物理揭开了物理学的崭新一页,是物理学新的研究方向的风向标。随着对冷原子的不断研究,逐步实现费米气体,分子气体的量子简并,一系列的成果成为物理学发展过程中的里程碑。由于超冷原子系统中的各种参数可以精确地调控,因此超冷原子被用于BEC、超流、多体系统、量子信息、量子磁性等诸多方面的研究。这些研究对揭示量子相变具有重要意义,同时具有很大的应用前景。针对目前的研究进展,在本文中我们主要研究了关联玻色系统中准粒子激发的性质。论文主体主要包含以下三个方面:首先,对冷原子系统、研究方法和重要模型做了简单阐述。其次,我们基于冷原子系统,利用粒子间相互作用的可调性,应用朗道相变理论研究了Bose-Hubbard模型中的新奇量子态。研究发现,当在位排斥相互作用不依赖于格点位置时,体系存在超流相和莫特绝缘体相;当相互作用大小依赖于子格时,体系存在(调制)的超流相,密度波相和莫特绝缘体相。最后,为进一步了解各相中准粒子激发的拓扑性质,通过波戈留波夫理论研究了弱相互作用下超流相的准粒子激发的性质,采用路径积分方法研究了强相互作用下莫特绝缘体相的准粒子激发谱。发现这些相中的准粒子激发具有非平庸的拓扑性质,并且其拓扑性质与布洛赫能带拓扑存在内在联系。该研究加深了人们对关联玻色体系准粒子激发具有拓扑属性的认识。
毛斌斌[3](2018)在《密度矩阵重正化群的应用研究》文中研究说明强关联系统具有丰富而特殊的物理性质,在传统物理框架如朗道费米液体理论或者能带理论不能给出很好的解释。随着计算机科学与技术的发展,数值计算在理论研究中有着越来越重要的作用。人们发展出了多种数值计算方法,其中密度矩阵重正化群方法是研究一维强关联系统的重要数值计算方法。在第一章中,我们简单介绍了我们所研究的一维强关联系统和强关联系统中常用的数值计算方法。高温超导是凝聚态物理的重要研究方向,但是高温超导的机制并未明确。对t-J模型和有阻挫的自旋模型的研究对揭示高温超导机制应有帮助。自旋模型置于外加磁场时,还会表现出丰富的磁化行为。因此对这些系统的理论研究具有重要意义。除了一维或特殊情况,强关联系统的解析求解通常都非常困难,人们发展出了多种数值计算方法,我们简单介绍了严格对角化,量子蒙特卡洛,数值重正化群,密度矩阵重正化群等几种处理强耦合系统的几种常用方法。在第二章中,我们首先介绍了严格对角化。严格对角化是最基本的数值计算方法。然后我们着重介绍了本文中所使用的密度矩阵重正化群,我们论述了其基本思想以及密度矩阵的相关概念。我们还简单介绍了几种在实际计算过程中对计算效率有改进的优化方法。在第三章中,我们通过密度矩阵重正化群方法研究了系统中存在密度-自旋相互作用和最近邻相互作用的一维扩展t-J模型。我们选取了t-J模型基态相图中不同相区的三个点,计算了不同密度-自旋相互作用强度下的粒子数和自旋的实空间分布以及密度-密度关联函数的结构因子和自旋-自旋关联函数的结构因子。计算结果表明,密度-自旋相互作用强度较弱时,系统的性质不会受到影响,当其强度足够大时,系统会进入相分离,不同参数下的相分离性质有区别。在第四章中,我们用密度矩阵重正化群方法研究了具有XXZ各向异性的一维J-Q2模型在外加磁场中的磁化过程。对应于系统在不同参数下的各种磁化过程,我们得到了系统的磁化相图。相图共分为四个相区,对于固定的对耦合强度Q,1)当g<-1时,系统的基态始终是铁磁态,其基态的磁化密度不随外加磁场强度的变化而产生改变。2)当各向异性强度g>-1而强度较弱时,系统在完整的磁化过程中不会出现异常行为,其磁化密度曲线是连续而且光滑的。3)当各项异性强度g继续增大,系统在磁化过程中会出现从未极化态到部分极化态的磁化跳跃。4)当各向异性强度足够大的时候,系统中会出现从未极化态到完全极化态的磁化跳跃。通过对系统单磁振子的平均激发能和关联函数的计算,我们发现磁化跳跃产生的机制是磁振子的凝聚和磁畴的形成。我们还证明,磁化过程中遍历的态都没有长程序,而被跳跃过的态都有长程序。不同参数下被跳跃过的态也会具有不同的长程序,如反铁磁长程序,Néel长程序,或者是以上两种长程序的混合。在第五章中,我们通过密度矩阵重正化群方法研究了具有XXZ各向异性的一维J1-J2模型的磁化性质。我们考虑了具有最近邻反铁磁相互作用(J1>0)和次近邻铁磁相互作用(J2<0)的系统。在这种参数取值下,各向异性参数g的取值对系统的磁化性质有重要影响,因为g的符号会决定系统中是否存在阻挫效应。当g>0时,系统中没有阻挫效应,这种情况下系统中存在一个从磁化密度为m=0到有限值的磁化跳跃。这种磁化行为与同样不存在阻挫效应的一维J-Q2模型中的磁化跳跃完全不同。在J-Q2模型中,磁化跳跃发生在从有限磁化密度的态到完全极化的态。我们通过对关联函数进行的分析表明,系统中处于磁化跳跃区间中的态都有长程序。当g<0时,系统中存在阻挫效应,这使得系统中的磁化行为更复杂。系统的磁化过程中会出现多个磁化跳跃,且每个磁化跳跃对应的自旋变化为?S=2。在g→-∞的极限情况下,磁化跳跃出现与系统中两个下自旋形成“准粒子”相关。基于以上分析,我们系统的研究了该模型的磁化过程并得到了磁化相图,这对相关模型的磁化行为的理解有帮助。第六章对已取得的研究结果进行了简单的总结,并对后续工作做了展望。
冯志强[4](2017)在《一维强相互作用冷原子气体中有效自旋链模型研究》文中进行了进一步梳理一维强相互作用冷原子气体模型一直是凝聚态物理学领域中最为基础也最具有研究价值的理论模型之一。早期关于一维冷原子气体研究大多是在光晶格中进行的,由于在光晶格中研究一维系统的局限性导致一些量子现象的缺失,例如:虽然短程反铁磁关联在二聚物晶格中已经被探测到,但在光晶格中至今也没有探测到两组分费米气体的反铁磁奈尔长程序。2015年德国Heidelberg大学Jochim小组利用简谐势阱中囚禁的6Li原子在散射共振附近实现了反铁磁海森堡自旋链的精确制备,在无需外加光晶格的情况下对少数几个粒子的精确操控使得有效自旋链模型成为可能。2016年崔晓玲小组利用有效自旋链模型在考虑p波相互作用下的自旋1/2两组分费米气体中研究了奈尔反铁磁关联。本文利用玻色费米映射理论在一维强相互作用冷原子气体中推导出有效自旋链模型,通过精确对角化的方法分别计算了囚禁在一维谐振子势阱和一维无限深方势阱中两组分费米系统的自旋密度分布与能级排布。结果表明自旋平衡的自旋链系统处于基态时两组分自旋密度分布相同,自旋非平衡的自旋链系统处于基态时两组分自旋密度分布不同。外势阱改变后,系统密度分布峰值位置会发生改变,外势的改变会导致能级发生偏移。随后计算了磁场梯度对自旋链系统密度分布和能谱的影响。考虑磁场梯度后,自旋平衡的自旋链系统处于基态时自旋密度在空间交替排布即系统处于反铁磁序基态,自旋非平衡的自旋链系统自旋密度分布的空间对称性会被磁场梯度破坏掉。粒子间相互作用趋于无穷时系统是高度简并的,磁场梯度的引入消除了系统的简并,并且随着磁场梯度的增加能隙会变大。在无需借助光晶格的情况下便可以在理论和实验上实现有效自旋链模型,有效自旋链模型不仅适用于玻色系统与费米系统也适用于多组分系统,这为我们研究一维冷原子气体的磁性开辟了另一条途径。
汪涛[5](2015)在《调制光晶格中玻色子系统的量子相变以及临界性质的研究》文中研究指明光晶格中的超冷玻色子气体的研究近来引起了人们广泛的兴趣,因为它在固体理论和超冷量子气体系统这两个领域之间搭建起了一个桥梁。而且,由于系统的各种参数可以很容易通过实验手段进行调节,它可以被当做是一个适用范围广泛的量子模拟器。近年来,人们开始把兴趣导向更为复杂的光晶格系统,因为这些复杂的系统中往往包含更为复杂的量子行为。本论文主要研究调制光晶格中的玻色子系统,包括超光晶格系统中的玻色子系统和伴随S-波散射长度周期性调制光晶格中的的玻色子系统的量子相变和临界性质。在超光晶格中,由于人为进行的调制,相对于普通的光晶格,系统的平移对称性被破坏,从而导致了更为复杂的相图和临界性质。为了研究超光晶格系统的相图,我们把由Axel Pelster教授小组的金兹堡-朗道有效势理论从单参数推广到多参数的情况。研究表明由于平移对称性的破坏,系统出现了密度波态。我们研究了系统的莫特绝缘态和密度波态之间的竞争关系,给出了正方晶格和立方晶格的相图。得到的相图与精确地数值模拟方法的比较证明了推广的有效性。然后我们用这种推广的方法分析了阻错超光晶格的相图和临界性质。对这种更为复杂的几何形状的光晶格进行空间平移对称性的破坏调制不仅会使得系统出现密度波态,还会使系统出现新的超流现象。对于三角超光晶格和笼壁超光晶格中的玻色子系统,文中给出了系统的相图。而对笼壁超光晶格的临界行为的分析表明,系统出现了在不同的方向的超流密度不同且出现随系统参数改变而交替领先的现象。我们的研究加深了人们对超光晶格系统和超流现象的理解。对于光晶格中的玻色子系统,除了在空间范围内进行调制之外,还可以在时间周期上进行调制。本论文中我们研究的另一种调制就是使系统Feshbach共振的S-波散射长度在时间上周期性的振动。首先把这种随时间周期性变化的系统的哈密顿量等效为一个与时间无关的哈密顿量。用多种解析方法和数值模拟分析系统的相图后,发现虽然存在周期性的变化,但是系统中仍然存在从莫特绝缘态到超流态的相变,而且,这种相变与S-波散射长度的振幅相关。进一步详细的分析表明在系统的振幅幅度小于一定数值时,如果重新标度系统的跃迁幅度,系统可以用一种类似于玻色-哈伯德模型的哈密顿量来表示。该发现表明此时系统与玻色-哈伯德模型具有相同的临界性质,他们的临界行为应该属于同一类。而当S-波周期调制振幅较大时,我们发现现有的解析和数值方法都不能给出可信的结果。为了研究此时系统的量子相变和临界性质,我们将注意力转向了一种最近新出现的算法-过程链算法。我们首先在普通的光晶格系统中使用我们的算法,将得到的数值结果跟量子蒙特卡罗模拟结果进行了对比,证明了我们的方法的有效性。然后我们将这种算法运用到S-波散射长度周期性振动的二维晶格系统中,发现当系统的S-波散射振幅的长度增大时,系统的相图会发生明显的变化,而系统此时再也不能用一个类似哈伯德模型的哈密顿量来描述。
张禧征[6](2015)在《量子关联系统的动力学研究》文中进行了进一步梳理粒子之间的相互作用可诱导出许多奇异的物理现象。如多粒子体系中的高温超导、分数量子霍尔效应、量子相变等典型的凝聚态物理现象。同时粒子之间的关联还能诱导出一些新奇物质波的动力学行为诸如分数Bloch振荡,多体隧穿相干破坏以及Bloch-Zener振荡等量子物理现象。近年来,随着科学技术的迅速发展,使得人们可以通过一些实际的可操控物理系统,如光晶格、核自旋、超导电路以及波导阵列等系统来模拟传统凝聚态物理中的关联模型,并在这些系统中实现对量子态的制备、相干控制和探测。此外,人们发现当系统哈密顿量中的相互作用常数由传统量子力学中的实数延拓到复数域时,能谱仍可具有实数性,而量子态及其演化表现出传统厄米系统中所没有的新奇特性。非厄米量子理论的发展与实验仿真的实现使得在未来构建新型光学器件乃至于量子器件成为了可能。因此,对于各类关联系统中物质波的动力学研究不仅可以丰富我们操控量子态的方法和手段,还有可能把对量子信息处理问题的探索和量子物理中的基本问题的研究联系起来。基于此,本文的主要研究内容与成果包含以下三个方面:首先,我们系统的研究了Hubbard相互作用对双粒子态动力学的影响问题。一方面,我们研究了一维晶格中两个玻色子及两个费米子之间的散射问题。我们得到了散射矩阵的精确表达式并应用于多粒子的散射情况。以此为基础,提出了利用碰撞方法制备远程纠缠态的方案。另一方面,我们还研究了双粒子束缚对的动力学问题。我们发现,粒子间的相互作用可导致粒子对的能带缺失。当系统处于外场中时,缺失的能带可诱发粒子对Bloch振荡的突然终止,并伴随粒子间的关联的消失。其次,我们研究了自旋模型中复数外场及耦合常数对系统的动力学及基态性质的影响。一方面,我们研究了PT对称系统中量子态完全传输问题,其本质是在特定的时刻,时间演化算符等价于PT对称算符。另一方面,我们拓展了传统赝厄米理论的研究范围,提出了具有RT对称性的自旋系统依然可能具有完全实数的能谱,并给出了具有定域相互作用的等价厄米模型。在此基础上,我们还将几何相位的发散与非厄米相变的边界联系在一起并给出其标度行为。这些结果说明,非厄米系统在能谱、动力学演化及相变临界行为也会具有与厄米系统类似的一些性质。最后,我们研究了非厄米系统中单向性传输的问题。我们发现当半无限系统处于例外点(谱奇点)时,系统具有单向性传播的解。以此为基础,我们研究了系统在例外点(谱奇点)上的奇异动力学行为,如无反射吸收、持续发射以及不依赖于动量的无反射透射等现象。另一方面,对于有限系统我们还发现单向性平面波的出现并不是谱奇点存在的必然结果。这些结果还表明,利用非厄米系统可以描述一些厄米系统所不好描述的一些物理现象。
阿继凯[7](2013)在《DMRG方法的发展及在一维扩展t-J模型中的应用》文中指出t-J模型是强关联物理系统中最重要的理论模型之一,尤其在其作为描述高温超导铜氧化物平面之后,地位变得尤其重要。虽然该模型的重要性主要体现在它的二维形式,但通过对一维问题的研究表明,一维情形下,基态存在着我们最关心的相——超导相。这使得我们可以通过研究一维情形来反映一些二维问题。因为对于二维t-J模型,目前并没有令人完全信服的方法,而一维情形,密度矩阵重整化群方法可以得到近似于精确解的结果。随着实验技术的发展,冷原子物理目前在理论和实验上都是一个非常活跃的领域。最近,A.V.Gorshkov等人提出了由超冷极性分子模拟扩展t-J模型的方法并在实验上实现。我们通过密度矩阵重整化群数值计算该模型,同实验结果加以比较,以证实该方案的可行性,并希望能对之后的实验方案有一定的参考价值。我们的计算结果显示,扩展t-J模型的相图由四部分组成。分别由排斥和吸引相互作用主导的Lutinger液体相,即金属相和超导相。在电子占据密度较小的区域,单重态与三重态超导配对会打开一自旋能隙,形成一自旋能隙态。继续加强相互作用,系统的动能部分将被逐渐冻结,形成相分离的奇特现象。这些结果同传统t-J模型定性一致,但是在低密度区,超导配对更容易形成,系统更快进入超导相。在高密度区域,超导配对反而被抑制。
姜云青[8](2012)在《强排斥玻色—爱因斯坦凝聚体中的精确解》文中指出玻色-爱因斯坦凝聚作为一种新的物质态,近年来已成为一个非常有趣的物理学前沿课题。玻色-爱因斯坦凝聚体中暗、亮物质波孤子的成功观测及它们潜在的应用前景,使得玻色-爱因斯坦凝聚中的物质波孤子成为了当前低温物理及凝聚态物理领域的研究热点之一。在研究玻色-爱因斯坦凝聚的各种模型中,有一种玻色原子气体被称为硬核玻色气体,此时原子之间主要表现为强排斥作用。硬核玻色气体系统属于强关联系统,而硬核玻色-哈伯德模型是研究强关联玻色系统的基本模型之一。目前为止,对于强排斥作用的玻色体系,许多人用数值的方法得到了凝聚体中的暗孤子、亮孤子及带隙孤子等。然而所得精确解很少,特别对于高维系统,精确解更是极其少。经典李群方法是寻找不可积系统精确解的一种有效方法。本文中利用经典李群方法,分别研究了一维、二维情形时具有最近邻相互作用的硬核玻色气体玻色-爱因斯坦凝聚的动力学方程,这里,最近邻相互作用可看作是原子间的偶极相互作用势。最终分别得到了一维、二维情形下强排斥玻色-爱因斯坦凝聚体中物质波的一系列精确解析解,包括暗孤子解、亮孤子解及周期解。我们研究了这些物质波在凝聚体中的传播特性,探讨了每种精确解结果中,调制系统的外部光晶格势强度将如何影响物质波的传播特性,包括物质波的形式、振幅及传播速度。本文的主要内容如下:首先,介绍了玻色-爱因斯坦凝聚的相关背景知识包括其定义、发展历程、研究的基本理论及模型。我们还介绍了玻色-爱因斯坦凝聚中物质波孤子的研究现状。接着,对于强排斥玻色体系,本文从拓展后的玻色-哈伯德模型出发,采用不同于以往研究方法的自旋相干态平均法,给出了描述强排斥玻色-爱因斯坦凝聚体系的动力学方程。其次,运用经典李群方法分别求解了一维、二维情形下此强排斥玻色-爱斯坦凝聚体的动力学方程,得到了各自情形下物质波的一系列孤子及周期解形式的精确解。我们解析地研究了陷于光晶格势阱中的强排斥玻色-爱因斯坦凝聚体中物质波的动力学行为,分析了调节系统晶格势强度对凝聚体中物质波的影响。最后,我们对本文的研究工作作了总结,并对以后的科研工作提出了一些展望。
许莹[9](2012)在《大粒子数赫伯德模型的量子蒙特卡洛方法研究》文中研究表明本文采用数值模拟的方法研究凝聚态系统的物理性质,首先采用经典蒙特卡洛方法模拟了伊辛模型的热力学性质,接着用随机级数展开的量子蒙特卡洛方法对反铁磁的海森堡模型以及硬核玻色-赫伯德模型的热力学性质进行了仔细研究。论文包括以下六个部分:第一章,首先介绍超流、超导体研究历史、发展和应用以及本文的主要工作。第二章,详细介绍蒙特卡洛方法,从其发展的历史、背景、意义、主要思想、特点、在统计物理中的应用和蒙特卡洛方法的几个主要部分来阐述。第三章,将经典蒙特卡洛方法应用到二维伊辛模型中,并模拟了该模型的一些基本热力学性质。第四章,以二维反铁磁的海森堡模型为例,具体介绍随机级数展开的量子蒙特卡洛方法,模拟了该模型的一些性质,并与其他方法得到结果做了对比。第五章,用随机级数展开的量子蒙特卡洛方法研究二维硬核的玻色-赫伯德模型的热力学性质。首先通过算符变换将模型映射成为二维反铁磁准海森堡模型。变换后的模型比通常的海森堡模型多一项,该项正比于系统的格点总数,对于大粒子数的系统该项使得模拟耗时指数增加,所以难以计算大的粒子数系统。采用非局域操作循环更新后,这个困难可以得到很好的解决,使得粒子数总数可增大到几千。第六章,总结三个物理模型的研究结果,并对随机级数展开的量子蒙特卡洛方法的应用进行展望以及我们的下一步工作。
陈艳[10](2011)在《光晶格中玻色爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究》文中进行了进一步梳理在当前的冷原子研究领域中,光晶格中玻色爱因斯坦凝聚体(BEC)动力学特性的研究已成为其中的热点。大量的理论和实验研究表明,原子间相互作用对光晶格中BEC的动力学性质有重要的影响,如它对BEC的能带结构、隧穿特性、稳定性、自俘获有着显着的影响。光晶格中BEC的自俘获现象属于非线性量子现象,与冷原子系统的稳定性以及量子相变有关。然而,目前大部分研究仅仅局限于考虑原子间两体相互作用下光晶格中BEC的动力学特性。我们知道要研究真实的动力学特性,原子间三体相互作用是不能忽略的。因此,本文一方面,研究同时考虑原子两体相互作用和三体相互作用时,三体相互作用对光晶格中BEC的能带特征、动力学稳定性和自俘获的影响;另一方面,研究FS光晶格中,两个谐波晶格的相对相位对BEC的能带结构、隧穿特性及动力学稳定性的影响。论文包括六章:第一章简单介绍了BEC的研究历史、实现BEC的相关技术以及BEC的应用前景和研究意义。第二章呈现了BEC的一些基本理论知识。第三章研究了两体和三体相互作用下BEC在一维光晶格中的动力学行为。运用两模近似,对描述一维光晶格的BEC的耦合GP方程做了一些数值上的分析,讨论了三体相互作用λ对体系定态解和稳定性的影响。发现λ不仅改变了体系的分叉点而且对体系的宏观量子自囚禁有极大的影响。另外对能极差γ加上一个周期调制γ=A0+A1 sin(ωt)后,光晶格中的BEC表现出更加丰富的动力学特性。特别地讨论了,随着γ的变化,相对粒子布局数将从周期振动经倍周期分岔进入混沌。第四章运用一个非线性三模模型研究了FS光晶格中BEC的能带结构。在线性情况下,晶格间的相对相位强烈地影响着系统的能带结构。在非线性情况下,当原子间的相互作用达到四个临界值时,系统的能带在体系的中间能级上出现了非常奇异的碗状结构。为此我们研究了体系本征态的稳定性。第五章在平均场框架下,用非线性三模模型分析了BEC在加速FS光晶格中的能带结构和隧穿动力学。在线性情形下,能带结构和两个谐波晶格的相对相位有很大的关联。非线性情况下,随着相互作用的变化BEC的能带有很奇特的变化。由于能级上拓扑结构的扭曲,隧穿动力学将有明显的变化。对于弱非线性,能带结构和线性情况相似,同时隧穿几率非零。强非线性时,中间能级有明显的绝热隧穿,也就是说在中间能级,隧穿率作为扫描率的α的函数在中间能级呈现了不规则的振荡。在本文的最后,对我们的工作作了总结,并对将来的研究作了展望。
二、Exact solutions of the high dimensional hard-core Fermi-Hubbard model(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Exact solutions of the high dimensional hard-core Fermi-Hubbard model(论文提纲范文)
(1)激光缀饰超冷原子中的新奇量子态(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 超冷原子气体 |
1.1.2 超冷原子与精密测量 |
1.2 国内外研究现状与动态 |
1.2.1 自旋轨道耦合 |
1.2.2 超固态 |
1.2.3 量子化涡旋 |
1.2.4 孤子 |
1.3 本课题研究的目的和意义 |
1.4 理论基础与计算方法 |
1.4.1 原子的能级结构 |
1.4.2 拉曼激光缀饰与自旋轨道耦合 |
1.4.3 里德堡缀饰与长程软核相互作用 |
1.4.4 平均场理论与数值计算方法 |
第2章 超冷原子中的超固态 |
2.1 引言 |
2.2 超固条纹态 |
2.3 二维超固态 |
2.3.1 理论模型 |
2.3.2 低能激发谱 |
2.3.3 动量空间凝聚 |
2.3.4 实空间拓扑 |
2.4 超固中的新奇涡旋相 |
2.4.1 离散涡旋 |
2.4.2 高阶量子化涡旋 |
2.5 小结 |
第3章 自旋轨道耦合诱导的旋转 |
3.1 引言 |
3.2 理论模型 |
3.3 旋转机制 |
3.4 多体旋转效应 |
3.4.1 单个涡旋态 |
3.4.2 涡旋丛 |
3.4.3 环形涡旋阵列 |
3.5 小结 |
第4章 自旋轨道耦合的孤子动力学 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型 |
4.3 孤子动力学 |
4.3.1 孤子自旋动力学 |
4.3.2 孤子质心动力学 |
4.3.3 数值模拟 |
4.4 小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 当前工作总结 |
5.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)关联玻色系统中准粒子激发性质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究概况及发展趋势 |
1.3 论文主要工作 |
2 冷原子物理 |
2.1 冷原子 |
2.1.1 冷原子制备 |
2.2 光晶格中的多体物理 |
2.2.1 强关联玻色体系 |
2.2.2 Feshbach共振 |
2.2.3 拓扑相和拓扑相变 |
2.2.4 玻色-爱因斯坦凝聚 |
2.3 冷原子量子模拟 |
2.4 本章小结 |
3 扩展的Bose-Hubbard模型的量子相 |
3.1 引言 |
3.1.1 超流-Mott绝缘体相变 |
3.1.2 相变的定性解释 |
3.2 扩展的Haldane Bose-Hubbard模型 |
3.3 扩展的Haldane Bose-Hubbard模型的量子相 |
3.3.1 平均场方法处理Bose-Hubbard模型 |
3.3.2 基态相图 |
3.4 本章小结 |
4 扩展的Bose-Hubbard模型不同量子相的准粒子激发 |
4.1 引言 |
4.2 Bogoliubov理论 |
4.3 Gross-Pitaevskii方程 |
4.4 扩展的Bose-Hubbard模型量子相的准粒子激发谱 |
4.4.1 自由粒子能谱 |
4.4.2 超流相的准粒子激发 |
4.4.3 超流相的准粒子边界态激发 |
4.4.4 Mott绝缘体相的准粒子激发 |
4.4.5 Mott绝缘体相的准粒子边界态激发 |
4.5 本章小结 |
5 展望和总结 |
5.1 本文工作总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(3)密度矩阵重正化群的应用研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 一维强关联体系 |
1.1.1 一维t-J模型 |
1.1.2 具有两体和三体相互作用的硬核玻色系统 |
1.1.3 一维自旋模型 |
1.2 强关联体系的数值计算方法 |
第二章 密度矩阵重正化群 |
2.1 严格对角化 |
2.2 基矢优化 |
2.3 数值重正化群 |
2.4 密度矩阵重正化群 |
2.4.1 多体系统中希尔伯特空间维数截断 |
2.4.2 密度矩阵 |
2.4.3 约化密度矩阵 |
2.4.4 密度矩阵重正化群 |
2.4.5 密度矩阵重正化群的优化 |
第三章 一维t-J模型 |
3.1 模型背景 |
3.2 超冷极性分子模拟一维t-J模型 |
3.3 结果和讨论 |
3.4 本章小结 |
第四章 一维J-Q_2模型的磁化性质 |
4.1 模型背景 |
4.2 模型哈密顿量和数值方法 |
4.3 磁化曲线和磁化相图 |
4.4 产生磁化跳跃的机制 |
4.4.1 少磁振子极限 |
4.4.2 完整磁化过程中的磁化跳跃 |
4.4.3 各向异性强度无穷大的极限情况下对磁化跳跃的理解 |
4.4.4 关联函数 |
4.5 结论 |
第五章 一维J_1-J_2模型的磁化性质 |
5.1 模型背景 |
5.2 模型哈密顿量和数值方法 |
5.3 磁化相图 |
5.4 磁化跳跃的产生机制 |
0时的磁化跳跃'>5.4.1 g>0时的磁化跳跃 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果和参与的项目 |
致谢 |
(4)一维强相互作用冷原子气体中有效自旋链模型研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 一维量子气体简介 |
1.2 一维有效自旋链的实验制备 |
1.3 一维量子气体中有效自旋链模型的研究 |
1.3.1 s波相互作用的有效自旋链 |
1.3.2 自旋轨道耦合的有效自旋链 |
1.3.3 p波相互作用的有效自旋链 |
1.4 本文内容 |
第二章 有效自旋链模型 |
2.1 玻色费米映射理论 |
2.1.1 玻色费米映射 |
2.1.2 玻色费米映射理论的推广 |
2.2 有效自旋链模型中的等效哈密顿量 |
2.3 近邻粒子之间交叠常数 |
2.3.1 近邻交叠常数的精确解 |
2.3.2 近邻交叠常数的近似解 |
2.4 本章小结 |
第三章 有效自旋链模型中密度分布的研究 |
3.1 有效自旋链密度分布的研究 |
3.1.1 系统的空间密度分布 |
3.1.2 系统的自旋密度分布 |
3.2 磁场梯度对有效自旋链的影响 |
3.2.1 磁场梯度对有效自旋链自旋密度分布的影响 |
3.2.2 外势的改变对能级分布的影响 |
3.2.3 磁场梯度对能级分布的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 总结与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果及参与科研的项目 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(5)调制光晶格中玻色子系统的量子相变以及临界性质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究的目的和意义 |
1.3 调制光晶格系统的理论和实验研究进展 |
1.3.1 超光晶格中的实验和理论进展 |
1.3.2 周期性调制光晶格中的玻色子气体的实验和理论进展 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第2章 广义朗道有效势理论及其在超光晶格中玻色子系统的应用 |
2.1 引言 |
2.2 光晶格中玻色子系统的基本理论 |
2.2.1 光晶格的形成 |
2.2.2 光晶格中玻色子系统的哈密顿量 |
2.2.3 实验上对光晶格中玻色子哈密顿量中各参数的调节 |
2.2.4 光晶格中玻色子系统的量子相变 |
2.3 超光晶格的形成及系统哈密顿量 |
2.4 广义朗道有效势理论 |
2.4.1 朗道对称破缺理论 |
2.4.2 光晶格中玻色子的朗道有效势理论 |
2.4.3 多参数的朗道有效势理论 |
2.5 正方和立方超光晶格的相图的计算 |
2.6 微扰论的图形表示方法 |
2.7 广义朗道有效势理论和解耦合平均场理论的对比 |
2.8 本章小结 |
第3章 阻错超光晶格中玻色子系统的相图以及临界性质的研究 |
3.1 引言 |
3.2 关于实验上实现阻错超光晶格系统的建议 |
3.3 阻错超光晶格中玻色子系统的量子相图 |
3.4 笼壁超光晶格中的各向异性的超流 |
3.5 本章小结 |
第4章 周期性调制的S-波散射长度对光晶格中玻色子量子相变的影响 |
4.1 引言 |
4.2 周期性调制系统的一些基本概念 |
4.3 伴随S-波周期性调制的光晶格中的玻色子系统的哈密顿量 |
4.3.1 与时间相关的哈密顿量 |
4.3.2 等效的不含时的哈密顿量 |
4.4 伴随S波周期性调制光晶格中玻色子系统的朗道有效势理论 |
4.4.1 一阶结果 |
4.4.2 二阶的结果 |
4.5 用过程链算法计算伴随S波周期性调制的光晶格中玻色子系统的相图 |
4.5.1 过程链算法简介 |
4.5.2 程序的有效性检查 |
4.5.3 伴随S-波周期性调制的光晶格玻色子系统的量子相图 |
4.6 未来关于S-波周期调制系统的研究计划 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)量子关联系统的动力学研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
第一节 量子模拟 |
1.1.1 光晶格与超冷原子 |
1.1.2 耦合腔阵列 |
第二节 强关联系统 |
第三节 量子自旋模型与量子相变 |
1.3.1 横场Ising模型 |
1.3.2 各向异性的XY模型 |
第四节 非厄米系统 |
第五节 本文的章节与安排 |
第二章 强关联量子系统 |
第一节 双粒子碰撞动力学 |
2.1.1 模型以及对称性 |
2.1.2 双粒子等效哈密顿量 |
2.1.3 波包碰撞的动力学 |
2.1.4 多粒子纠缠的产生 |
2.1.5 S矩阵 |
2.1.6 自旋电荷分离 |
第二节 束缚对的动力学性质 |
2.2.1 磁通外场的情况 |
2.2.2 几何相位及其物理解释 |
2.2.3 匀强电场的情况 |
第三节 自旋轨道耦合模型 |
2.3.1 时间反演对称性 |
2.3.2 无相互作用的情况 |
2.3.3 关联对系统对称性的影响 |
第四节 总结和讨论 |
第三章 非厄米自旋系统 |
第一节 赝厄米量子理论 |
3.1.1 双正交基 |
3.1.2 赝厄米哈密顿量及其厄米对应 |
3.1.3 赝厄米系统中的正定内积及几率守恒 |
第二节PT对称系统中的量子态完全传输 |
3.2.1 厄米模型 |
3.2.2 非厄米的PT对称的哈密顿量 |
3.2.3 度规算符与厄米对应 |
3.2.4 PT对称的超对称立方体 |
3.2.5 量子态的完全传输 |
第三节 具有RT对称性的非厄米自旋模型 |
3.3.1 模型及其对称性 |
3.3.2 模型的解 |
3.3.3 相图 |
3.3.4 厄米对应 |
第四节 非厄米RT自旋模型中的几何相位 |
3.4.1 模型与解 |
3.4.2 相图 |
3.4.3 几何相位 |
第五节 总结与讨论 |
第四章 非厄米系统中的单向性 |
第一节 完全的无反射传播 |
4.1.1 无反射透射 |
4.1.2 具有实数能谱的非厄米系统 |
4.1.3 波包动力学与隐形 |
第二节 持续发射与无反射吸收 |
4.2.1 半无限长系统 |
4.2.2 半无限系统与PT对称系统的联系 |
4.2.3 波包的动力学 |
第三节 连续系统中的能谱奇点 |
4.3.1 双粒子模型及解 |
4.3.2 能谱奇点的动力学指征 |
4.3.3 二次量子化表示 |
第四节 非临界单向性传播 |
4.4.1 单向性平面波的解 |
4.4.2 类经典的单向性正弦波 |
4.4.3 几何相位 |
第五节 总结与讨论 |
第五章 总结与展望 |
附录A 并发度 (concurrence) 的计算 |
附录B 时间反演算符 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果 |
个人简历 |
在学期间的研究成果 |
(7)DMRG方法的发展及在一维扩展t-J模型中的应用(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
第二章 密度矩阵重整化群算法 |
2.1 历史背景 |
2.2 NRG算法 |
2.3 约化密度矩阵 |
2.4 无限系统密度矩阵重整化群算法 |
2.5 有限系统密度矩阵重整化群算法 |
2.6 波函数预测 |
第三章 密度矩阵重整化群对扩展t-J模型基态相图的研究 |
3.1 t-J模型简介 |
3.2 密度矩阵重整化群对扩展t-J模型基态相图的研究 |
3.3 不同相区结构因子的特性 |
第四章 结论 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(8)强排斥玻色—爱因斯坦凝聚体中的精确解(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 引言 |
1.1 玻色-爱因斯坦凝聚及其实现 |
1.2 玻色子体系基本理论 |
1.2.1 平均场近似:Gross-Pitaevskii(GP)方程 |
1.2.2 玻色-哈伯德(Bose—Hubbard)模型 |
1.3 玻色-爱因斯坦凝聚体中的孤子 |
1.4 本文的目的 |
第二章 一维强排斥玻色-爱因斯坦凝聚体中的精确解 |
2.1 强关联玻色体系及硬核玻色-哈伯德模型 |
2.2 “自旋相干态平均法”及强关联玻色体系的动力学方程 |
2.3 经典李群约化 |
2.4 精确解 |
2.4.1 暗孤子解 |
2.4.2 亮孤子解 |
2.4.3 周期解 |
2.5 结论 |
第三章 二维强排斥玻色-爱因斯坦凝聚体中的精确解 |
3.1 经典李群约化 |
3.2 精确解 |
3.2.1 a_1=0,c_1.c_2.c_3.c_4≠0 |
3.2.2 a_1≠0,c_1=c_2=c_3=c_4=0 |
3.3 结论 |
第四章 总结与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)大粒子数赫伯德模型的量子蒙特卡洛方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.3 论文主要工作 |
第二章 蒙特卡洛方法的介绍 |
2.1 蒙特卡洛方法简介 |
2.2 蒙特卡洛方法的基本思想 |
2.3 蒙特卡洛方法的特点 |
2.4 统计物理学中蒙特卡洛方法 |
2.5 随机数 |
2.6 马尔科夫(Markov)链 |
2.7 Metropolis 算法 |
第三章 二维伊辛模型的经典蒙特卡洛模拟 |
3.1 引言 |
3.2 伊辛模型 |
3.3 计算结果及分析 |
3.4 结论 |
第四章 SSE 量子蒙特卡洛方法及二维反铁磁海森堡模型的模拟 |
4.1 引言 |
4.2 SSE 方法主要思想 |
4.3 二维海森堡模型 |
4.4 计算结果及分析 |
4.5 结论 |
第五章 二维硬核玻色子系统的量子蒙特卡洛模拟 |
5.1 赫伯德模型 |
5.2 硬核的玻色-赫伯德模型 |
5.3 计算结果与分析 |
5.3.1 能量与粒子数密度之间的关系 |
5.3.2 物理量与温度之间的关系 |
5.3.2.1 能量 |
5.3.2.2 比热 |
5.3.2.3 磁化强度 |
5.3.2.4 均匀磁化率 |
5.4 结论 |
第六章 总结和展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)光晶格中玻色爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究(论文提纲范文)
内容摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
§1.1 BEC的研究历史 |
§1.2 实现BEC的相关技术 |
§1.2.1 激光冷却技术 |
§1.2.2 静磁阱技术 |
§1.2.3 蒸发冷却 |
§1.2.4 BEC的检测技术 |
§1.3 碱金属原子BEC的实验研究 |
§1.4 BEC的应用前景和研究意义 |
§1.5 本文的主要内容 |
参考文献 |
第二章 BEC的基本理论 |
§2.1 理想气体的玻色爱因斯坦凝聚 |
§2.2 稀薄气体的玻色爱因斯坦凝聚 |
§2.2.1 Bose气体的相互作用 |
§2.2.2 Gross-Pitaevskii方程 |
§2.2.3 有限维量子系统的正则形式 |
§2.2.4 超流性 |
§2.2.5 相干性 |
§2.3 光晶格中的BEC |
§2.3.1 光晶格的产生 |
§2.3.2 Bloch波、Bloch带以及Landau-zener遂穿 |
§2.3.3 超流和Mott绝缘相 |
§2.3.4 原子的自俘获 |
参考文献 |
第三章 两体和三体相互作用下光晶格中BEC的动力学特性 |
§3.1 引言 |
§3.2 基本方程和两模近似 |
§3.2.1 一维光晶格中BEC的G-P方程 |
§3.2.2 两模近似和体系的经典哈密顿 |
§3.3 含三体项时系统定态解的稳定性分析 |
§3.4 两体和三体相互作用时BEC的宏观量子自囚禁 |
§3.5 能级差周期变化下的混沌行为 |
§3.6 小结 |
参考文献 |
第四章 FS光晶格中BEC的能带结构和稳定性 |
§4.1 引言 |
§4.2 物理模型和理论方法 |
§4.3 能带结构 |
§4.3.1 线性情况的能带结构 |
§4.3.2 α=0时非线性情况的能带结构 |
§4.3.3 非线性情形下,α对能带结构的影响 |
§4.4 布洛赫波的能量稳定性 |
§4.5 小结 |
参考文献 |
第五章 加速FS光晶格中BEC的隧穿动力学特性 |
§5.1 引言 |
§5.2 控制方程和三模近似 |
§5.3 能带结构 |
§5.3.1 线性情况 |
§5.3.2 β=0的非线性情况 |
§5.3.3 非线性情形下,β对能带结构的影响 |
§5.4 BEC的隧穿动力学特性 |
§5.5 小结 |
参考文献 |
第六章 总结和展望 |
发表文章 |
致谢 |
四、Exact solutions of the high dimensional hard-core Fermi-Hubbard model(论文参考文献)
- [1]激光缀饰超冷原子中的新奇量子态[D]. 郭慧. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2021
- [2]关联玻色系统中准粒子激发性质的研究[D]. 高探彪. 西安工业大学, 2019(07)
- [3]密度矩阵重正化群的应用研究[D]. 毛斌斌. 兰州大学, 2018(11)
- [4]一维强相互作用冷原子气体中有效自旋链模型研究[D]. 冯志强. 山西大学, 2017(03)
- [5]调制光晶格中玻色子系统的量子相变以及临界性质的研究[D]. 汪涛. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [6]量子关联系统的动力学研究[D]. 张禧征. 南开大学, 2015(08)
- [7]DMRG方法的发展及在一维扩展t-J模型中的应用[D]. 阿继凯. 兰州大学, 2013(11)
- [8]强排斥玻色—爱因斯坦凝聚体中的精确解[D]. 姜云青. 浙江师范大学, 2012(02)
- [9]大粒子数赫伯德模型的量子蒙特卡洛方法研究[D]. 许莹. 南京航空航天大学, 2012(04)
- [10]光晶格中玻色爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究[D]. 陈艳. 兰州大学, 2011(09)