低维量子系统:精确和数值方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11575037
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2501.物理中的数学与计算方法
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Quantum physics is at the heart of an ongoing revolution of discovery. It is now commonplace for experimentalists to engineer devices on the nanoscale level and manufacture and manipulate low-dimensional quantum systems, where quantum effects can be most pronounced. These include the fabrication of magnetic impurities such as single and multiple quantum dots. In general, quantum dot devices provide strongly correlated many-body systems in which to investigate, probe and control quantum phenomena. They thus provide an ideal platform to advance the basic understanding of new quantum effects with potential applications in future generation solid-state technology. This project aims to advance the use of exact and numerical methods to study such low-dimensional quantum systems. The exact methods to be used are based on the fundamental theory of integrable quantum many-body systems solved exactly by means of the Bethe Ansatz. The exact solutions obtained in this theory will be further developed and applied in this project. The numerical methods to be used are based on powerful recent computational developments using tensor networks. In particular, the project aims to explore and exploit the recently observed connection between the Bethe Ansatz and tensor network algorithms. Tensor network algorithms will also be used to numerically investigate and explore the physics of quantum systems which are not amenable to exact solution. This will allow the investigation of multiple quantum dots in and out of equilibrium. The results from this project, in the setting of non-equilibrium quantum impurities, can be used to address major challenges in understanding the fundamental physics of quantum noise and entropy production in more general systems.
迄今为止持续不断的重要发现使量子物理这一领域一直处于物理前沿研究的核心。目前,实验物理学家能够在纳米尺度上设计和制备低维量子结构和器件,一个恰当的例子是单量子点和多量子点的磁性杂质的制备。在这个数量级上必然涉及量子效应,因此通常将这一类的结构叫量子器件。一般地讲,量子点器件提供了可用于研究、探索和控制量子现象的强关联多体系统,成为理解和探索各种新颖量子效应的理想平台,能帮助我们深刻理解下一代固体技术的本质和潜在应用。. 本项目拟发展可用于研究这类低维量子结构的精确和数值方法,即可积系统的Bethe Ansatz方法和近年已取得巨大进展的、功能强大的张量网络算法。这将允许对于平衡和非平衡多量子点问题进行深入彻底的研究。我们期望,本项目有关非平衡量子杂质的研究成果可用于理解一般系统内普遍存在的量子噪声和熵产生的基本物理机制,并应对其面临的主要挑战。

结项摘要

本项目研究了多个低维量子系统的物理性质,包括相图,量子临界性,关联和热力学性质。其中主要使用了量子保真度和几何纠缠等为基础开展研究以得到新的视角。借助现代物理中心已有的计算机集群和算法,本项目实现了精确解和数值计算的结合研究。研究的模型包括:量子自旋梯子模型、一维量子自旋链、二维量子自旋模型、自由仲费米子链、量子Hubburd链和量子Rabi模型的扩展模型。相关研究成果已公开发表于6 篇期刊论文。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Entanglement entropy and massless phase in the antiferromagnetic three-state quantum chiral clock model
反铁磁三态量子手性时钟模型中的纠缠熵和无质量相位
  • DOI:
    10.1103/physrevb.95.014419
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Dai Yan Wei;Cho Sam Young;Batchelor Murray T;Zhou Huan Qiang
  • 通讯作者:
    Zhou Huan Qiang
The antiferromagnetic cross-coupled spin ladder: Quantum fidelity and tensor networks approach
反铁磁交叉耦合自旋梯:量子保真度和张量网络方法
  • DOI:
    10.3938/jkps.68.1114
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    Journal of the Korean Physical Society
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Chen Xi Hao;Cho Sam Young;Zhou Huan Qiang;Batchelor Murray T
  • 通讯作者:
    Batchelor Murray T
Groundstate fidelity phase diagram of the fully anisotropic two-leg spin-1/2 XXZ ladder
全各向异性两腿自旋 1/2 XXZ 梯子的基态保真度相图
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/aa8bce
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    New Journal of Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    sheng-hao Li;Qian-Qian Shi;Murray T Batchelor;Huan-Qiang Zhou
  • 通讯作者:
    Huan-Qiang Zhou
Some ground-state expectation values for the free parafermion Z(N) spin chain
自由副费米子 Z(N) 自旋链的一些基态期望值
  • DOI:
    10.1088/1742-5468/ab4fe1
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Statistical Mechanics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zi-Zhong Liu;Robert A Henry;Murray T Batchelor;Huan-Qiang Zhou
  • 通讯作者:
    Huan-Qiang Zhou
Geometric entanglement and quantum phase transitions in two-dimensional quantum lattice models
二维量子晶格模型中的几何纠缠和量子相变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Physical Review A 
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qian-Qian Shi;Hong-Lei Wang;Sheng-Hao Li;Sam Young Cho;Murray T. Batchelor;Huan-Qiang Zhou
  • 通讯作者:
    Huan-Qiang Zhou

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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