从一维光晶格中释放的任意子噪声关联函数研究

首先求解具有delta函数型相互作用的任意子气体的含时薛定谔方程,给出了其多体波函数的解析解,并在此基础上详细分析了无相互作用情形和有相互作用情形下任意子噪声关联函数的特性.对于有相互作用的任意子气体,其噪声关联呈现出与无相互作用情形下不同的特性:散射相位具有一定的空间分布,一系列线性而不是尖峰出现在噪声关联函数中;线性的宽度、取向以及位置与任意子的统计参数和粒子间相互作用强度的关系都非常密切.特别地,在TG极限下,也就是相互作用趋于无限大的情形下,粒子间散射相位变为,任意子的噪声关联函数图样与无相互作用情形下的图样完全相反.     

从一维光晶格中释放的任意子噪声关联函数研究

首先求解具有delta函数型相互作用的任意子气体的含时薛定谔方程,给出了其多体波函数的解析解,并在此基础上详细分析了无相互作用情形和有相互作用情形下任意子噪声关联函数的特性。对于有相互作用的任意子气体,其噪声关联呈现出与无相互作用情形下不同的特性：散射相位具有一定的空间分布,一系列线性而不是尖峰出现在噪声关联函数中;线性的宽度、取向以及位置与任意子的统计参数和粒子间相互作用强度的关系都非常密切。特别地,在TG极限下,也就是相互作用趋于无限大的情形下,任意子的噪声关联函数图样与无相互作用情形下的图样完全相反。     

量子理想气体中粒子间的统计关联作用

在量子理想气体中，虽然粒子间没有动力学互作用力，但由于粒子全同性原理的影响，在粒子间存在着统计关联，这种统计关联来源于波函数的对称性．对于费米子，统计关联表现为统计排斥作用；对于玻色子，统计关联表现为统计吸引作用． 本文以气体的物态方程、内能和熵为例，把粒子间的统计关联作用和动力学相互作用对气体性质的影响进行分析对比．在弱简并条件下的讨论表明，统计排斥和统计吸引作用对气体物态方程和内能的影响与动力学互作用的排斥作用和吸引作用相当；但统计关联作用与动力学工作用对气体的熵有不同的影响：动力学工作用不论是斥力还是引力）都使气体的熵减少，但统计吸引作用使气体的熵减少，而统计排斥作用使气体的熵增加（相对于经典理想气体的熵值）．     

弱相互作用费米气体的热力学性质

根据赝势法导出无外势时弱相互作用费米气体的化学势、内能和定容热容的解析表达式.在此基础上，采用局域密度近似研究谐振势中弱相互作用费米气体的热力学性质，探讨粒子间相互作用对系统性质的影响. 关键词： 费米气体 相互作用 赝势法 局域密度近似 热力学性质     

Dicke模型的量子混沌和单粒子相干动力学特性

量子化的Dicke模型在非旋波近似条件下表现为量子混沌动力学特征.利用单粒子一阶时间关联函数,通过数值计算详细考察了Dicke模型中单粒子相干动力学特性.结果表明:当初始相干态处在混沌区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较快,而当初始相干态处在规则区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较慢,单粒子相干动力学对初态具有较强的敏感性,经典混沌抑制量子相干.考察单粒子相干动力学在相空间的平均演化性质,得到一种较好的量子经典对应关系.最后研究了相空间单粒子相干的整体动力学性质,更好地揭示了相空间的混沌和规则结构.     

从光晶格中释放的超冷玻色气体密度-密度关联函数研究

利用量子旋转场理论详细研究了从光晶格中释放的超冷玻色气体的空间密度-密度关联函数.由于量子旋转场理论充分考虑了光晶格中冷原子气体的粒子数涨落和相位效应,该理论能有效应用于具有强相互作用的冷原子系统,从而光晶格处于超流态到绝缘态逐渐过渡过程中的超冷原子气体的关联特性在这一理论体系下都得到了很好的描述.结果表明:随着超冷玻色气体逐渐从绝缘态向超流态过渡,其密度-密度关联图样中连续对角斜线也逐渐向分散的尖峰过渡,理论结果与目前实验观测到的结果符合.除此以外,上述密度-密度关联的结果中还包含了超冷原子系统量子耗散效应,相关结论与目前已有的理论和实验一致.     

随机外磁场对一维Blume-Capel模型动力学性质的影响

近几十年来,量子自旋系统的动力学性质引起了人们的广泛关注,随着研究的不断深入,随机自旋系统的性质受到了人们的重视. 利用递推关系式方法研究了高温极限下随机外磁场中自旋s=1的一维Blume-Capel模型的动力学性质, 通过计算自旋自关联函数和相应的谱密度,探讨了外场对系统动力学行为的影响.研究表明,在无晶格场的情况下, 当外场满足双模分布时,系统的动力学性质存在从中心峰值行为到集体模行为的交跨效应.当外场满足Gauss分布, 标准偏差较小时,系统也存在交跨效应;标准偏差足够大时,系统只表现为无序行为. 另外还研究了晶格场对系统动力学性质的影响,发现晶格场的存在减弱了系统的集体模行为.     

元激发和准粒子

元激发或准粒子用于描述宏观物体处于低激发态时的物理性质.不同物理模型对应着不同准粒子,这些独立的准粒子的集合体,使本来复杂的多体问题变得易于处理.在三维及以上的空间中,按照粒子的自旋属性,自旋为半奇数的符合费米-狄拉克统计,自旋为整数的符合玻色-爱因斯坦统计.1977年,Leinaas和Myrheim在研究二维空间拓扑性质后,提出一种遵循分数统计规律的准粒子——任意子,随着二维物理系统的发展,任意子从纯理论研究成为实际研究对象.     

玻色子凝聚,费米子排斥,“任意子”呢？

众所周知,粒子被划分为玻色子和费米子两大类.但是在特定的二维系统中,这种分类可能不再成立.在这些二维系统中存在着一种性质介于玻色子与费米子之间的粒子或类粒子激发.这类粒子于1982年被命名为“任意子”(anyon).任意子存在的基础是受到了物理学中诸如磁单极、Aharonov-Bohm效应、电荷和角动量量子化等这些奇妙又极有吸引力的概念的支撑. 哈佛大学的B.Halperin于1984年指出,分数量子霍耳效应理论中所讨论的元激发,其行为类似于任意子.他的这一观点为F.Wil-czek等许多科学家所肯定.此外,P.Ander-son在高温超导材料发现后不久就指出,…     

用对称的三聚物分子研究三组分纠缠和分子内能量动力学

为了建立纠缠与能量的联系, 研究了对称三聚物分子的不同初始态的量子纠缠动力学, 用共生度描述三组分纠缠,计算了三个振动模之间的相互作用能. 结果表明非简谐振动局域态的共生度与相互作用能是正关联占优,而简谐振动局域态的共生度与相互作用能是反关联占优.     

Bose-Hubbard模型中系统初态对量子关联的影响

量子关联是量子信息、量子计算与量子计量领域的重要资源, 在量子纠缠和贝尔非局域性中, 两子系统起着同等关键的作用, Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)量子引导关联的强度介于量子纠缠和贝尔非局域性之间, 对单向EPR量子引导关联而言两子系统的作用不对等. 本文研究了双模Bose-Hubbard模型中模间量子关联的动态特性, 揭示了EPR量子引导关联的取向对系统初态模间交换对称性的依赖关系. 根据Hillery-Zubairy纠缠判据以及基于最大平均量子Fisher信息的纠缠判据考察了系统初态对模间量子纠缠演化规律的影响. 如果模间耦合强度远大于同一势阱内粒子间的相互作用, 初始处于SU(2)相干态的系统在具有确定的两子系统交换对称性的条件下, 其量子关联呈现简单的周期性演化规律; 当这种对称性破缺时, 模间量子关联的演化呈现较复杂的崩塌与回复现象.     

退相干条件下两比特纠缠态的量子非局域关联检验

量子纠缠态的量子非局域关联特性在当前量子信息和量子计算协议中起着重要的作用.然而,任何实际的物理系统都不可避免地与周围环境相互作用,使得在量子信道中的传输过程中,量子态会发生相干性退化,进而弱化量子态的量子非局域关联特性.本文利用一种基于Hardy-type佯谬的高概率量子非局域关联检验方案,分别研究了两比特偏振纠缠态在经过振幅阻尼信道(ADC)、相位阻尼信道(PDC)和退极化阻尼信道(DC)后的量子非局域关联检验情况.研究结果表明,DC传输信道对量子态的量子非局域关联检验特性影响较大,而PDC传输信道对量子态的量子非局域关联检验特性影响较小.最后,本文还给出了利用弱测量结合弱测量反转操作克服ADC退相干时,偏振纠缠态成功进行量子非局域关联检验的条件.结果表明,当弱测量的强度增大时,可有效地降低ADC退相干效应对偏振纠缠态成功进行量子非局域关联检验造成的影响.     

海森堡XYZ自旋链系统的热纠缠与局域量子不确定性研究

研究了热平衡温度,自旋交换相互作用,Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用及外加非一致性磁场对两比特海森堡XYZ自旋链量子系统的热纠缠与局域量子不确定度的影响,对比分析了并发度量子纠缠与局域量子不确定度描述自旋链系统量子关联的差别.结果表明自旋链系统的量子纠缠在热平衡温度,DM相互作用及外加磁场的非一致性参数的变化情况下均会出现纠缠突然死亡的再生现象,而自旋链系统的局域量子不确定度随着这些参数呈连续变化现象.并且,自旋交换相互作用,DM相互作用及外加横向磁场作用强度较小时,他们的变化对自旋链系统的量子纠缠与局域量子不确定度的影响有着明显的差别.     

随机纵场对一维量子Ising模型动力学性质的影响

量子自旋系统的动力学性质是统计物理和凝聚态理论研究的热点问题.本文利用递推关系方法,通过计算系统的自旋关联函数及谱密度,研究了纵场对一维量子Ising模型动力学性质的影响.对于常数纵场的情况,发现当自旋耦合相互作用较弱时纵场能够引起不同动力学行为之间的交跨效应,且驱使系统出现了多种振动模式,但较强的自旋耦合相互作用会掩盖纵场的影响.对于随机纵场的情况,分别讨论了双模型随机纵场和高斯型随机纵场的影响,发现不同随机类型下的动力学结果有很大的差别,且高度依赖于随机分布中参数的选取,如双模分布的均值,高斯分布的均值和偏差等.尽管常数纵场和随机纵场下的动力学结果不同,但可以得到一个共同的结论:当纵场所占比重较大时,系统的中心峰值行为将得到保持.且此结论可以推广:系统哈密顿中非对易项的出现有利于中心峰值行为的保持.     

Markov环境下“X”态基于CHSH不等式的量子非局域关联检验

量子非局域关联是量子理论最基础的特征之一.“X”态作为实验中常见的一种量子态,因其在演化过程中仍保持“X”形的稳定性,而被广泛应用于开放量子系统的研究中.利用Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)不等式,在Markov环境这种典型的开放量子系统下,研究了两种通过局部变换操作所关联的“X”态在振幅阻尼环境和相位阻尼环境中量子非局域检验结果随时间的演化情况.研究结果表明,在相位阻尼环境中,随着演化时间的增加,两种“X”态具有相同的CHSH不等式检验结果.在振幅阻尼环境中,利用局部变换操作得到的“X”态,可获得较长的成功进行量子非局域关联检验的演化时间.最后,详细给出了两种类型“X”态在相位阻尼环境和振幅阻尼环境中成功进行量子非局域关联检验的保真度范围.     

次近邻作用对随机量子Ising系统动力学性质的影响

利用递推关系方法在高温极限下研究了具有次近邻自旋耦合相互作用的一维随机量子Ising系统的动力学性质,求解了系统的自关联函数及谱密度.假设自旋耦合参量或横向磁场满足双高斯分布,研究发现当随机变量的标准偏差σJ(σB)较小时系统的动力学性质存在从集体模行为到中心峰值行为的交跨效应,当σJ(σB)较大时,交跨效应消失,系统只表现一种动力学行为.讨论了次近邻相互作用对系统动力学性质的影响,发现当KiJ2i(Ji和Ki分别为近邻和次近邻相互作用)时次近邻相互作用对系统动力学性质的影响不太明显,可以忽略;当Ki2Ji时,次近邻相互作用使得系统的中心峰值行为表现得更加明显,或使其集体模行为呈减弱的趋势.     

在一维均匀铁磁链中磁振动的内禀局域模

利用多标度方法和准离散近似,我们考察了在一维均匀铁磁链中磁振动的内禀局域模; 结果表明磁振动的内禀局域模在许多方面都与晶格振动的内禀局域模相类似;它们是近邻自旋之间非线性相互作用的结果.这种内禀局域模的存在并没有破坏系统的平移对称性,它们能在任何晶格位被激发.它们的量子本征频率在简谐磁振动频带的上方.     

电声子相互作用对半导体超晶格动力学局域化的影响

本文用单带模型分别研究了直流外场和交流外场作用下，电声子相互作用对半导体超晶格的动力学局域化性质的影响。结果表明：电声子相互作用会破坏电子的动力学局域化。对同一声子频率，电声子相互作用的强度越大，电子越快被散射；当声子频率等于直流场的布洛赫频率或交流场频率时，初始局域在某一格点的电子被迅速地散射到其他格点上去，亦即光声子共振场会严重破坏电子的动力学局域化性质。     

双能态自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典能态和量子相干耗散

采用关联表象变分波函数方案, 介入三个非经典关联效应, 求解有限温度双能态自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典态, 着重研究化解由于粒子自旋-单声子相互作用引起的量子涨落导致双能态系统的退相干性量子耗散. 这三个非经典关联效应是: 1) 声子位移-粒子自旋 (σ_z)间强非绝热关联; 2) 声子压缩态效应及其伴随发生的单声子相干态-声子压缩态两过程相干效应; 3) 由关联表象导致的声子位移(U_D)与声子压缩(U_S)的表象关联非绝热修正. 结果表明: 由于引入粒子自旋-双声子相互作用, 大幅度地增强了声子场压缩态, 特别是更进一步极大幅度地增强了非经典压缩-相干态效应. 因此, 由粒子自旋-单声子相互作用产生的Debye-Walle相干弹性散射效应导致量子隧道项(-Δ₀σ_x)的强烈指数衰减及其伴随严重的量子相干损失的极大幅度的抑制, 并且自旋-晶格声子耦合量子隧道系统的非经典态能量大幅度降低. 关键词： 非经典能态 量子隧穿相干损失 自旋-双声子相互作用 压缩相干态效应     

温稠密参数下的双流不稳定性分析

温稠密物质状态是惯性约束聚变过程及天体演化过程中的重要物质发展阶段。随着密度的增加,量子效应逐渐显现并导致包括温稠密参数下集体激发行为与经典等离子体模型之间出现差异。密度泛函动理学方法是基于含时密度泛函理论建立的统计模型,并依据Wigner分布函数(相空间量子力学)发展的动理学输运方法,可以有效弥补经典等离子体理论对量子效应的忽略。基于密度泛函动理学方法,发现温稠密特征参数内费米狄拉克分布、交换关联效应、量子衍射效应等性质都对双流不稳定性起到抑制作用。密度泛函动理学方法有望为等离子体视角研究温稠密系统输运性质提供第一性的理论平台。