周期性驱动系统的非平衡量子相变研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11474139
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2404.量子计算与量子通信
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

With the rapid development of the newly emerged quantum engineering, how to realize the efficient control to single-quantum-state of microscopic systems has become one of the frontier issues in this field. We propose in this project to realize such control by use of the periodic driving. Explicitly, we are interested in exploring the role of the periodic driving in inducing novel quantum phase transition to the relevant quantum many-body systems. Different to the static system, whose quantum phase transition is characterized by its ground-state energy, the quantum phase transition of the periodically driven system as a non-equilibrium energy-non-conserved system is characterized by the Floquet quasienergy spectrum. Using this Floquet method, we will study in this project the novel role of the periodic driving played in the following three physical systems: 1) The non-equilibrium quantum phase transition in the periodically driven dissipative two-level system and its role in suppressing the decoherence; 2) The non-equilibrium quantum phase transition in the periodically driven Dicke model and its role in violating the superradiance "no-go theorem". 3) The novel non-equilibrium topological phase transition in periodically driven one-dimensional Kitaev model and two-dimensional Haldane model and its role in simulating the Majorana Fermion and the fractional quantum Hall effect in such lattice model. With these studies, we expect to reveal the application perspective of the periodic driving as an efficient control method in the rapidly developing quantum engineering field.
随着量子工程的不断发展,如何更加有效地调控单量子态已成为目前量子物理研究的一个前沿问题。本项目提出利用周期性驱动的手段对相关物理系统进行调控;探索该调控对系统量子相变的影响;揭发周期性驱动所诱发的体系新型物态及其相关应用价值。不同于静态系统的量子相变由其基态能谱所决定,作为非平衡系统的周期性驱动系统的量子相变由其Floquet准能谱特性所决定。我们将利用Floquet理论研究:1)驱动耗散二能级系统的量子相变及其在退相干抑制中的应用;2)驱动Dicke模型的量子相变及其对超辐射"不可发生"定理的违背;3)驱动一维Kitaev和二位Haldane格点量子系统的新型拓扑量子相变及其对Majorana费米子与分数量子霍尔效应特点的模拟。通过这些研究,我们旨在揭示周期性驱动这一有效的量子调控方案在不断发展的量子工程技术中的应用前景。

结项摘要

随着量子工程的不断发展,如何更加有效地调控单量子态已成为目前量子物理研究的一个前沿问题。在本项目中,我们研究了利用周期性驱动的手段对开放量子系统退相干、对氮空位色心纠缠制备、对光学波导管中的导波动力学和对格点系统中的拓扑相变进行调控;探索该调控对系统量子相变和非平衡动力学的影响;揭发周期性驱动所诱发的体系新型物态及其相关应用价值。不同于静态系统的量子相变由其基态能谱所决定,作为非平衡系统的周期性驱动系统的量子相变由其Floquet准能谱特性所决定。我们围绕周期驱动和开放量子系统建立了束缚态对其非平衡动力学深刻影响的统一物理框架:在周期性驱动系统中发现了由准能谱中Floquet束缚态形成所刻画的新型量子相变和拓扑相变,以此提出了利用周期性驱动抑制退相干、实现光学传播动力学局域化、产生远距离氮空位色心稳定纠缠以及人工合成以Haldane模型大陈数拓扑绝缘相为代表的极端拓扑物态的新颖方案;在开放系统中发现了系统-环境能谱中束缚态形成在退相干抑制、噪声条件下量子计量超高精度恢复和量子速度极限等中的支配作用。受本项目资助,在Physical Review系列杂志等发表SCI论文15篇。我们围绕周期性驱动所取得的以上一系列成果极大地丰富了量子态调控的手段并开辟了人工合成量子极端物态的新手段。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Towards large-Chern-number topological phases by periodic quenching
通过周期性猝灭实现大陈数拓扑相
  • DOI:
    10.1103/physrevb.93.184306
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xiong Tian-Shi;Gong Jiangbin;An Jun-Hong
  • 通讯作者:
    An Jun-Hong
Suppressed dissipation of a quantum emitter coupled to surface plasmon polaritons
耦合到表面等离子体激元的量子发射器的耗散抑制
  • DOI:
    10.1103/physrevb.95.161408
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yang Chun-Jie;An Jun-Hong
  • 通讯作者:
    An Jun-Hong
Generation of stable entanglement between two cavity mirrors by squeezed-reservoir engineering
通过挤压储层工程在两个腔镜之间产生稳定的纠缠
  • DOI:
    10.1103/physreva.92.062311
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yang, Chun-Jie;An, Jun-Hong;Yang, Wanli;Li, Yong
  • 通讯作者:
    Li, Yong
Resonance fluorescence beyond the dipole approximation of a quantum dot in a plasmonic nanostructure
等离子体纳米结构中量子点偶极近似之外的共振荧光
  • DOI:
    10.1103/physreva.93.053803
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yang Chun-Jie;An Jun-Hong
  • 通讯作者:
    An Jun-Hong
Exact decoherence-free state of two distant quantum systems in a non-Markovian environment
非马尔可夫环境中两个遥远量子系统的精确无退相干状态
  • DOI:
    10.1103/physreva.93.062122
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Chen Chong;Yang Chun-Jie;An Jun-Hong
  • 通讯作者:
    An Jun-Hong

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  • 通讯作者:
    王顺金和罗洪刚
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  • 作者:
    安钧鸿;王顺金和罗洪刚
  • 通讯作者:
    王顺金和罗洪刚

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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

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          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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