量子多体计算:多领域交叉融合的强关联物理研究前沿

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作者 李伟 王磊 +2 位作者 蔡子 王孝群 苏刚 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第4期14-18,共5页

量子多体计算方法,包括精确对角化、量子蒙特卡罗、密度矩阵与张量重正化、动力学平均场等传统方法,以及结合人工智能、量子计算等新兴计算方法,被发展用于精确高效地计算关联多体系统的物理性质.在非微扰的相互作用多体系统中,粒子之... 量子多体计算方法,包括精确对角化、量子蒙特卡罗、密度矩阵与张量重正化、动力学平均场等传统方法,以及结合人工智能、量子计算等新兴计算方法,被发展用于精确高效地计算关联多体系统的物理性质.在非微扰的相互作用多体系统中,粒子之间通常存在强的关联与量子纠缠,基于平均场理论的计算方法往往不够精准、甚至缺乏可靠性,需要不断发展新的多体计算方法,以便准确地研究如关联费米子系统、阻挫自旋系统中的新奇物态与演生规律.近年来,多体计算与多体理论、机器学习、材料科学、量子模拟与量子计算等领域不断互动与融合,呈现出越来越丰富的学科交叉特点.本文对量子多体计算的历史脉络、主要方法及现状、未来发展的挑战进行概述. 展开更多

关键词 多体计算 精确对角化 蒙特卡罗方法 张量网络 动力学平均场 机器学习 量子计算与量子模拟

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浅谈计算凝聚态物理 被引量：2

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作者 孟敬尧 马天星 林海青 《物理》 CAS 北大核心 2022年第9期602-610,共9页

计算物理以计算机为工具,以计算方法和计算软件为手段,近年来发展迅速,在研究物质结构及物理规律方面成功解决了大量传统物理难以解决的难题,已经成为研究自然的理论—计算—实验鼎力三足。文章简要介绍了计算物理的起源和发展,重点关... 计算物理以计算机为工具,以计算方法和计算软件为手段,近年来发展迅速,在研究物质结构及物理规律方面成功解决了大量传统物理难以解决的难题,已经成为研究自然的理论—计算—实验鼎力三足。文章简要介绍了计算物理的起源和发展,重点关注了计算物理在凝聚态物理方面的应用,介绍了包括精确对角化、数值重正化群、蒙特卡罗、动力学平均场等方法,并阐述了各个方法的特点。在探究新奇物理现象、发展计算方法两方面,讨论了计算凝聚态物理的未来发展方向。 展开更多

关键词 密度泛函理论 精确对角化 重正化群 蒙特卡罗 动力学平均场

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轨道选择性相变——多轨道物理中一类独特的现象 被引量：2

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作者 张宇钟 《物理》 CAS 北大核心 2014年第5期309-318,共10页

金属—绝缘体相变是凝聚态物理中被大量研究并有广泛应用前景的一种物理现象。通常具有巡游性的电子由于受到各种因素(如无序或电子相互作用等)的影响发生局域化,从而形成了金属—绝缘体相变。然而在实际材料中,由于电子还具有轨道属性... 金属—绝缘体相变是凝聚态物理中被大量研究并有广泛应用前景的一种物理现象。通常具有巡游性的电子由于受到各种因素(如无序或电子相互作用等)的影响发生局域化,从而形成了金属—绝缘体相变。然而在实际材料中,由于电子还具有轨道属性而使该相变的发生变得更加复杂。文章简要回顾了一类考虑电子轨道自由度后发生的较为特殊的金属—绝缘体相变——轨道选择性相变,即由于电子相互作用的影响而在同一原子壳层中出现局域化的电子和巡游电子共存的现象,并讨论了其形成机理和相关的实验。 展开更多

关键词 金属-绝缘体相变 轨道自由度 电子相互作用 多轨道哈巴德模型 动力学平均场

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自旋轨道耦合体系Mott相变的团簇动力学平均场理论研究

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作者 张新 纪安春 《首都师范大学学报（自然科学版）》 2015年第5期27-31,共5页

Mott相变一直是凝聚态物理广泛研究的前沿问题,对于理解高温超导有重要意义.在描述Mott相变中Hubbard模型处于核心的位置.在该模型中,强电子-电子相互作用使巡游电子局域化,从而使体系发生Mott相变.目前,在很多材料中发现电子具有自旋-... Mott相变一直是凝聚态物理广泛研究的前沿问题,对于理解高温超导有重要意义.在描述Mott相变中Hubbard模型处于核心的位置.在该模型中,强电子-电子相互作用使巡游电子局域化,从而使体系发生Mott相变.目前,在很多材料中发现电子具有自旋-轨道耦合,所以自旋轨道耦合引起了人们很大的兴趣.本文研究具有自旋-轨道耦合正方晶格的Mott转变,得到了体系在参数空间下的相图.我们发现,当考虑自旋轨道耦合,它对传统的Hubbard模型会产生重要的影响. 展开更多

关键词 Mott相变 自旋-轨道耦合 动力学平均场 最大熵

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基于动力学平均场的光晶格超冷原子量子模拟 被引量：1

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作者 谭辉 曹睿 李永强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期19-36,共18页

随着原子冷却技术与光晶格技术的发展,光晶格与超冷原子气体组成的量子系统已经成为量子模拟中的有力工具.光晶格纯净和高度可控的性质赋予其强大的调控能力,如今,人们可以模拟更复杂和有趣的物理现象,从而加深对量子多体物理的认识.本... 随着原子冷却技术与光晶格技术的发展,光晶格与超冷原子气体组成的量子系统已经成为量子模拟中的有力工具.光晶格纯净和高度可控的性质赋予其强大的调控能力,如今,人们可以模拟更复杂和有趣的物理现象,从而加深对量子多体物理的认识.本文综述了近年来本课题组利用玻色动力学平均场理论对强关联区间的光晶格玻色体系进行的一系列研究,包括多组分玻色体系、高轨道玻色体系以及存在长程相互作用的体系等.通过玻色动力学平均场理论的计算,揭示了从弱相互作用区间到强相互作用区间出现的丰富物理现象,包括不同磁序的量子相、多步凝聚、超固体相以及高轨道体系中的自旋-角动量耦合和阻挫效应. 展开更多

关键词 冷原子量子模拟 玻色动力学平均场理论 量子相变

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双层冰中量子相变研究

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作者 孟令美 何菁 陶红帅 《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》 2023年第5期396-401,共6页

针对实验所得的双层冰体系,采用原胞动力学平均场理论,结合连续时间量子蒙特卡罗方法,设计开发了一套模拟双层冰结构的准三维六角晶格系统,研究了强关联相互作用与温度的竞合对系统中金属-莫特绝缘相变的影响,结果表明,通过对体系的态... 针对实验所得的双层冰体系,采用原胞动力学平均场理论,结合连续时间量子蒙特卡罗方法,设计开发了一套模拟双层冰结构的准三维六角晶格系统,研究了强关联相互作用与温度的竞合对系统中金属-莫特绝缘相变的影响,结果表明,通过对体系的态密度、双占据数和费米面的计算,可以看出随着相互作用的增加,氧原子经过的金属-莫特绝缘相变(如T/t=0.2时U_(C)/t=6.5)为二级相变。由于体系受温度影响形成近藤共振峰,氢原子的费米面始终存在尖锐的费米液状峰。以双层冰实验为依据,仿真其发生量子相变的过程,计算结果将为双层冰在强关联方面的研究提供理论参考。 展开更多

关键词 双层冰 原胞动力学平均场理论 连续时间量子蒙特卡罗方法 量子相变

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空间关联白噪声影响下小世界神经元网络系统的同步动力学 被引量：3

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作者 李娜 杨晓丽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期82-90,共9页

以电耦合的Terman-Wang小世界神经元网络系统为研究对象,研究了空间关联白噪声影响下神经元网络系统的同步动力学.首先将动力学平均场近似理论扩展到受空间关联白噪声影响下的小世界网络系统中,将描述网络系统动力学演化的2N维随机微分... 以电耦合的Terman-Wang小世界神经元网络系统为研究对象,研究了空间关联白噪声影响下神经元网络系统的同步动力学.首先将动力学平均场近似理论扩展到受空间关联白噪声影响下的小世界网络系统中,将描述网络系统动力学演化的2N维随机微分方程简化为11个确定性的矩微分方程.其次,基于动力学平均场近似理论所推导的矩方程,讨论了空间关联噪声、网络结构参数对神经元网络系统同步动力学的关键影响,发现较大的噪声空间关联系数、耦合强度及节点平均度均对神经元网络系统同步放电具有积极作用.进一步地,利用计算机仿真数值模拟原神经元网络系统的同步动力学,并与基于动力学平均场近似理论所得到的结果进行比较,发现二者具有较好的一致性. 展开更多

关键词 同步放电 小世界神经元网络 空间关联噪声 动力学平均场近似理论

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双轨道Hubbard模型的动力学平均场理论研究

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作者 倪煜 孙健 +2 位作者 全亚民 罗东奇 宋筠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期235-245,共11页

基于以Lanczos方法为杂质求解器的动力学平均场理论,研究了非局域轨道间跃迁对于双轨道强关联体系中轨道选择Mott相变的影响.计算了轨道间跃迁系数不同的双轨道Hubbard模型的准粒子权重和态密度,并构建了它们在相互作用强度U和轨道带宽... 基于以Lanczos方法为杂质求解器的动力学平均场理论,研究了非局域轨道间跃迁对于双轨道强关联体系中轨道选择Mott相变的影响.计算了轨道间跃迁系数不同的双轨道Hubbard模型的准粒子权重和态密度,并构建了它们在相互作用强度U和轨道带宽比t_(2)/t_(1)影响下的相图.通过正则变换引入两个有效的退耦和轨道,在一定条件下轨道间跃迁会有利于轨道选择Mott相变的发生.还比较了Bethe晶格和正方晶格的相图,虽然基于两种不同晶格能带结构得到的轨道选择Mott相变的相变点存在一定的差异,但其中关于轨道选择Mott相变的基本物理图像具有一致性.并将方法拓展到半满的Ba_(2)CuO_(4-d)材料的研究中,与根据密度泛函理论得到的能带对比,我们发现各向同性的轨道间跃迁对能带结构影响较大,进一步采用动量空间各向异性的非局域轨道间跃迁项,得到了材料的相图,在半满条件下Ba_(2)CuO_(4-d)应为轨道选择Mott材料. 展开更多

关键词 动力学平均场理论 MOTT 相变 双轨道 HUBBARD 模型

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洪德耦合的调控与轨道选择Mott相变 被引量：1

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作者 孙健 刘洋 宋筠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期280-288,共9页

洪德耦合相互作用是导致多轨道体系发生轨道选择Mott相变的重要因素之一.通过调控洪德耦合相互作用来研究其不同组成部分对轨道选择Mott相变的作用.利用基于Lanczos求解器的动力学平均场理论,对比了双轨道的J模型和J_z模型的金属-绝缘... 洪德耦合相互作用是导致多轨道体系发生轨道选择Mott相变的重要因素之一.通过调控洪德耦合相互作用来研究其不同组成部分对轨道选择Mott相变的作用.利用基于Lanczos求解器的动力学平均场理论,对比了双轨道的J模型和J_z模型的金属-绝缘体相变,并重点讨论洪德耦合中的自旋翻转项和电子对跃迁项以及轨道宽度比值W_2/W_1如何影响轨道选择Mott相变.在J模型的相图中,Mott选择相占有较大的区域,而J_z模型的轨道选择Mott相只存在于一个很狭窄的区域内,这说明自旋翻转项及电子对跳跃项是有利于轨道选择Mott相变发生的关键因素.此外当轨道宽度之比大于W_2/W_1=0.7时,J_z模型的轨道选择Mott相会完全消失,而J模型中只要轨道宽度不同都存在轨道选择Mott相.因而,简化后的J_z模型只是在特定条件下才适合于研究轨道选择Mott相变. 展开更多

关键词 轨道选择Mott相变 动力学平均场理论 双轨道Hubbard模型 洪德耦合

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各向异性ruby晶格中费米子体系的Mott相变

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作者 保安 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期51-60,共10页

本文用哈伯德模型研究各向异性ruby晶格中费米子行为,在团簇动力学平均场理论框架内将格点模型映射为有效自洽场中的杂质模型后用连续-时间量子蒙特卡罗算法求解杂质模型.基于自洽计算的结果,用最大熵方法得到各向异性ruby晶格中具有相... 本文用哈伯德模型研究各向异性ruby晶格中费米子行为,在团簇动力学平均场理论框架内将格点模型映射为有效自洽场中的杂质模型后用连续-时间量子蒙特卡罗算法求解杂质模型.基于自洽计算的结果,用最大熵方法得到各向异性ruby晶格中具有相互作用的费米子体系的单粒子态密度和双占据数后讨论了温度(T)、相互作用(U)和各向异性参数(λ)对体系的金属-绝缘相变的影响.最后给出各向异性ruby晶格中费米子体系的温度-相互作用相图,研究结果表明,低温和弱相互作用范围体系处在金属相,而在高温和强相互作用下体系内出现Mott绝缘体相. 展开更多

关键词 各向异性ruby晶格 哈伯德模型 动力学平均场理论 量子相变

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无序效应对1T-TaS_2材料中Mott绝缘相的影响

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作者 赵洋洋 宋筠 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期255-263,共9页

电子强关联效应使得过渡金属硫化物1T-TaS_2在低温时为Mott绝缘体,而层间堆叠错位及杂质又会引入相当强的无序效应.利用统计动力学平均场理论数值方法研究了无序效应对Mott绝缘相的影响,发现非对角跃迁无序和对角无序效应均不会引起从... 电子强关联效应使得过渡金属硫化物1T-TaS_2在低温时为Mott绝缘体,而层间堆叠错位及杂质又会引入相当强的无序效应.利用统计动力学平均场理论数值方法研究了无序效应对Mott绝缘相的影响,发现非对角跃迁无序和对角无序效应均不会引起从绝缘体到金属的相变.杂质引入的对角无序达到一定强度后Mott能隙会完全闭合,而堆叠错位引入的非对角跃迁无序不论多强都无法关闭Mott能隙.在半满情况,非对角无序会导致上下Hubard带对称地分别出现一个奇异态,而通过晶格尺寸标度研究证明了这种反常的电子态仍然是Anderson局域态. 展开更多

关键词 动力学平均场理论 Mott绝缘相 Anderson局域化 非对角跃迁无序

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扩展动力学平均场理论中近藤晶格模型的Luttinger-Ward泛函方法（英文）

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作者 刘平 蒋洪良 +1 位作者 杨卓慧 刘自信 《金陵科技学院学报》 2015年第2期1-6,共6页

提出了一种新的基于Luttinger-Ward泛函的图解赝粒子方法来处理具有RKKY相互作用的重费米子体系的近藤晶格模型。采用此新方法,近藤晶格模型的光导结果被给出,并与已有研究结果较好相符。

关键词 Luttinger—Ward泛函 近藤晶格模型 扩展动力学平均场理论 光导

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