基于超冷原子体系的拓扑态量子模拟与调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11604103
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2403.精密测量物理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Ultracold atoms are considered as ideal systems for quantum simulation due to their high tunability. These systems provide a brand new platform to explore the complex phenomena in condensed matter physics and to develop novel quantum devices. Topological quantum states nowadays become a research front in condensed matter physics, which are important both in academic and application prospects. However, many kinds of topological states are yet to be realized. This project, therefore, aims to explore the physics of some exotic topological states and their quantum simulation in ultracold atom systems, which mainly includes the following contents. (1) In cold atom systems, by designing suitable artificial magnetic field and spin-orbit coupling structures, we plan to propose the simulation of topological Weyl, nodal-line, and Z2 semimetal states with the related novel effects. (2) Based on the quantum dynamical processes of cold atomic quantum pumping and linear response, we plan to develop feasible methods for detecting the topological properties of the simulated topological states, such as the Z2 index. (3) Finally in cold atoms systems, we plan to study how to manipulate Weyl quasiparticles for realizing topological phase transition and chiral Hall devices, and investigate how to manipulate some topological excitations (such as Marajora quasiparticles) for testing the non-Abelian exchange statistics. This project will focus on feasible schemes for realization, detection, and manipulation of exotic topological states in cold atom systems, which will expand the research of topology phenomena in condensed matter systems and provide theoretical support for future experimental studies.
超冷原子具有高度可控性,是实现量子模拟的理想体系,为探索复杂凝聚态物理现象以及开发新型量子器件提供崭新的平台。拓扑量子态是当前凝聚态物理的研究前沿,具有重要的学术价值与应用前景,然而许多拓扑态很难在固体材料中实现。因而,本项目旨在探索新奇拓扑态的物理特性及其在超冷原子体系中的量子模拟问题,拟主要研究如下内容:(1)在冷原子体系中通过设计合适的人工磁场或自旋轨道耦合结构,模拟拓扑外尔、Nodal-line与Z2半金属态及其新颖效应;(2)基于冷原子量子泵浦和线性响应的量子动力学过程,发展可行方法探测上述拓扑态的Z2指标等拓扑性质;(3)探索操控冷原子体系中的外尔准粒子,实现拓扑相变和开发手征霍尔器件,以及操控马约拉纳(Marajora) 准粒子等拓扑激发,检验非阿贝尔统计特性。本项目致力于提出实现、探测和操控新奇拓扑态的冷原子方案,扩展凝聚态体系拓扑现象的研究,为实验研究提供理论支持。

结项摘要

超冷原子具有高度可控性,是实现量子模拟的理想体系,为探索复杂凝聚态物理现象以及开发新型量子器件提供崭新的平台。拓扑量子态是当前凝聚态物理的研究前沿,具有重要的学术价值与应用前景,然而许多拓扑态很难在固体材料中实现。本项目旨在探索新奇拓扑态的物理特性及其在超冷原子体系中的量子模拟问题,主要研究内容和取得的重要成果包括:(1)提出了几种新奇拓扑物态冷原子实现方案,包括冷原子模拟不同外尔半金属、Nodal-line半金属与新型Maxwell拓扑金属等无能隙拓扑态,以及实现三维推广的Hofstadter模型及其新奇的三维量子霍尔效应的可行方案。(2)提出了冷原子和超导人工原子体系拓扑性质的可行探测方法,包括提出了基于冷原子量子泵浦探测拓扑能带的拓扑性质;提出了基于线性响应的非绝热量子动力学方法,探测冷原子体系的拓扑性质,并将此方法推广到了高自旋系统,利用此方法在超导人工原子实验中直接测量陈数大于1的拓扑荷;提出了基于淬火直接测量量子度规的方案,并在超导人工原子中实验实现。(3)提出了冷原子拓扑物态中准粒子的操控,主要包括操控外尔准粒子的方法,实现拓扑相变和模拟手征磁效应等拓扑现象;理论预言了有噪声情况下的动力学量子相变过程中拓扑激发的标度行为出现anti-Kibble-Zurek机制。项目执行期间,共发表标注基金的论文19篇,其中SCI论文17篇。项目负责人作为(共同)第一或通讯作者论文发表的代表性论文包括:Advances in Physics 1篇,Physical Review Letters 2篇,Physical Review系列8篇,Optical Express 1篇,Physics Letters A 2篇。本项目的科学意义在于提出实现、探测和操控新奇拓扑量子物态的冷原子方案,扩展凝聚态体系拓扑现象的研究,为实验研究提供理论支持,例如提出的Maxwell拓扑金属能带的模拟与探测以及量子度规的测量方案已在超导人工原子体系中实验实现。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Anti-Kibble-Zurek behavior of a noisy transverse-field XY chain and its quantum simulation with two-level systems
噪声横场 XY 链的 Anti-Kibble-Zurek 行为及其两能级系统的量子模拟
  • DOI:
    10.1103/physrevb.95.224303
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao Zhi Peng;Zhang Dan Wei;Yu Yang;Zhu Shi Liang
  • 通讯作者:
    Zhu Shi Liang
Emergent pseudospin-1 Maxwell fermions with a threefold degeneracy in optical lattices
光学晶格中具有三重简并性的涌现赝自旋 1 麦克斯韦费米子
  • DOI:
    10.1103/physreva.96.033634
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhu Yan Qing;Zhang Dan Wei;Yan Hui;Xing Ding Yu;Zhu Shi Liang
  • 通讯作者:
    Zhu Shi Liang
Measuring the spin Chern number in time-reversal-invariant Hofstadter optical lattices
测量时间反转不变的霍夫施塔特光学晶格中的自旋陈数
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2016.08.035
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Physics Letters A
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhang Dan Wei;Cao Shuai
  • 通讯作者:
    Cao Shuai
Simulating Dirac, Weyl and Maxwell equations with cold atoms in optical lattices
用光学晶格中的冷原子模拟狄拉克、韦尔和麦克斯韦方程
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20181929
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zhu Yan-Qing;Zhang Dan-Wei;Zhu Shi-Liang
  • 通讯作者:
    Zhu Shi-Liang
Emulating topological currents arising from a dipolar parity anomaly in two-dimensional optical lattices
模拟二维​​光学晶格中偶极宇称异常引起的拓扑电流
  • DOI:
    10.1103/physreva.99.043419
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lin Zhi;Huang Xian Jia;Zhang Dan Wei;Zhu Shi Liang;Wang Z D
  • 通讯作者:
    Wang Z D

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

非线性系统准周期振动的多时间尺度IHB法
  • DOI:
    10.13471/j.cnki.acta.snus.2018.06.008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中山大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丹伟;刘济科;黄建亮
  • 通讯作者:
    黄建亮
多激励作用下的矩形薄板横向非线性振动分析
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2016.23.027
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丹伟;黄建亮
  • 通讯作者:
    黄建亮
大鼠海马及穹窿伞损毁对恐惧记忆和心率血压的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中华行为医学与脑科学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丹伟;李国海;徐汝静;王佳;肖栩;薛程;周漾;张颖;胡沿每;张媛媛;张维宁
  • 通讯作者:
    张维宁

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张丹伟的其他基金

超导量子比特系统中量子几何张量及其拓扑效应的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目
结构可控的冷原子全息光波导的设计和应用研究
  • 批准号:
    U1830111
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码