原子核多体关联动力学——量子多体理论的一种非微扰途径

本文从原子核物理学的实验事实和理论经验出发,阐述了原子核及量子多体关联动力学的基本物理思想与理论方法,介绍了它的主要的理论结论和重要的应用成果。文章侧重于物理思想深入浅出的陈述和理论结果的诠释,包含了量子场的关联动力学的最新结果和对量子关联动力学应用前景的展望。     

热原子核巨共振的非微扰研究与二体关联动力学

本文考察了核物理研究的新进展，从规则运动与无规运动并存与交织的观点，评述了原子核巨共振的研究；介绍了近年来用原子核二体关联动力学研究热原子核巨共振的新进展。同时，对原子核二体关联动力学的物理内容以及用它描述原子核小振幅运动和重离子核反应中规则运动与无规运动、动力学效应与随机效应二重性的可能性和潜力作了介绍     

基于冷原子的非平衡量子多体物理研究

量子多体物理和非平衡物理相结合,是当前物理学研究的重要机遇和挑战.非平衡量子多体物理不仅是当前物理学多个分支共同感兴趣的问题,而且是发展新兴量子科技不可或缺的理论基础.冷原子体系为研究非平衡量子多体物理提供了理想的平台.冷原子等人工量子体系的优势,体现在研究孤立系统热化、和环境耦合导致的耗散、系统参数的扫描、跳变和周期驱动等多种非平衡动力学过程.本文结合笔者的研究成果,给出3个具体的例子,展示基于冷原子的非平衡量子多体物理的研究,如何突破拓扑物理研究的已有框架,发展新的测量量子多体关联的方法,以及丰富规范理论研究的内涵.这类研究聚焦量子多体系统的拓扑、关联等基本性质,利用冷原子体系的优势以实现理论和实验的定量结合,以期提炼出具有普适性的物理规律,并推广到凝聚态物质、核物质等其他物理系统的非平衡过程.     

热原子核巨共振的非微扰研究与二体关联动力学

本文考察了核物理研究的新进展,从规则运动与无规运动并存与交织的观点,评述了原子核巨共振的研究;介绍了近年来用原子核二体关联动力学研究热原子核巨共振的新进展。同时,对原子核二体关联动力学的物理内容以及用它描述原子核小振幅运动和重离子核反应中规则运动与无规运动、动力学效应与随机效应二重性的可能性和潜力作了介绍     

QCD 揭秘

 俗称为QCD 的量子色动力学是强相互作用的现代理论。从历史上看,它源于原子核物理及对常规物质的描述--理解质子和中子是什么以及它们是如何相互作用的。如今QCD 被用来描述大部分高能加速器中发生的现象。     

量子系统的动力学对称性研究与代数动力学

文章介绍了量子系统的动力学对称性理论和代数动力学在人造了系统和量子光学系统中的应用。     

多体关联格林函数动力学Ⅳ．相对论推广

以　３模型和Ｙｕｋａｗａ模型为例，利用泛函微分方法，将多体关联格林函数动力学推广到相对论情形，建立起了相对论性多体关联格林函数动力学的理论形式．     

清华大学物理系原子核物理研究的新进展

在清华大学物理系成立80周年之际,对近年来清华大学物理系原子核物理研究的主要进展情况作一介绍,包括原子核高自旋态的实验研究,原子核结构的理论研究,高能核物理的理论研究.在高自旋态研究方面,内容包括在A～100丰中子核区核的集体振动转动带结构、新的准粒子带特性、新手征二重带等特性研究;在A～140丰中子核区核的八极形变及八级关联等特性研究;在A～130缺中子核区核的形状驱动效应,包括扁椭形变带、形状共存等特性研究.在原子核结构理论研究方面,内容包括用相互作用玻色子模型、推转壳模型、投影壳模型以及相对论平均场对原子核特性的研究;对原子核结构或其他量子系统的各种对称性和代数方法的研究,如动力学对称性、超对称性、势代数方法等;与对称性紧密联系的普通李代数和非线性李代数的表示,如普通李代数、李超代数、平方根型非线性李代数、多项式型非线性李代数等.在高能核物理研究方面,内容主要包括量子色动力学（QCD）在高温高密条件下的相变以及在相对论重离子碰撞中相变信号的研究.     

原子核物理中的协变密度泛函理论

文章介绍了原子核协变密度泛函理论的历史发展、理论框架、对原子核基态和激发态的描述以及在一些交叉学科领域的应用。首先,通过回顾原子核物理研究中的几个重要里程碑并结合二十一世纪原子核物理面临的机遇和挑战,对当前核物理的研究热点和重要课题进行了介绍。随后系统介绍了原子核协变密度泛函理论,内容包括协变密度泛函理论的历史发展、一般理论公式、介子交换模型、点耦合模型、交换项、张量相互作用、物理观测量的计算公式等。协变密度泛函理论的应用包括原子核基态性质和激发态性质的描述以及在核天体物理与标准模型检验中的应用。其中,基态性质包括原子核结合能、半径、单粒子能级、共振态、磁矩、晕现象等。激发态性质包括原子核磁转动、低激发态性质、集体转动、量子相变、集体振动等。在核天体物理与标准模型检验的应用中,主要以核纪年法测算宇宙年龄和Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩阵的幺正性检验等为例,介绍协变密度泛函理论在交叉学科领域的应用。     

机器学习方法在量子多体物理中的应用

机器学习方法近年来在许多不同的领域受到广泛的关注,文章回顾了机器学习方法在量子多体物理中的应用的几个有代表性的例子,着重讨论了机器学习方法对于解决量子多体物理中"指数墙"困难的可能的潜在意义。除此以外,量子多体物理中的若干方法和思想反过来可能对理解机器学习领域面临的核心问题有重要的启发作用。     

正则形式的QED约束关联动力学(Ⅰ)关联格林函数的运动方程

仿照SU(N)规范理论的约束关联动力学,建立起量子电动力学(QED)的约束关联动力学的完整体系,得到关联格林函数的运动方程系列.     

基态八重态重子质量的手征描述

质量作为物质最基本的属性,其起源一直是物理学研究的根本问题之一。根据物质层次的 划分,理解可见宇宙物质（能量）组成的关键在于理解核子（基态重子）的质量。现代粒子物理与 原子核物理研究指出,基态重子质量的绝大部分来自强相互作用。然而,由于色禁闭现象,强相互 作用的基本理论–量子色动力学–在低能区无法解析求解,导致很长一段时间里对基态重子质量的 研究不得不借助于各种唯象模型。二十一世纪以来,随着计算机运算能力的发展和算法的持续改 进,格点量子色动力学模拟取得了令人瞩目的成绩,使得人类从第一原理出发计算基态重子的质 量,进而定量地理解质量的起源成为可能。另一方面,受到计算资源的限制,目前绝大部分格点 量子色动力学模拟必须采用比物理值大的轻夸克质量、不足够大的盒子体积和不足够小的格点间 距。因而,为了从格点量子色动力学模拟中提取感兴趣的观测量的物理值,必须对格点数据进行 如下三种延拓：手征延拓将轻夸克质量延拓到物理值（即mq ! mphys: q ）,有限体积修正将有限的四 维空间延拓到无穷大（即V = L4 ! 1）,连续性延拓将有限格点间距延拓到零（即a ! 0）。手征 微扰理论为开展这些延拓提供了必要的理论基础。作为量子色动力学的低能有效理论,手征微扰 理论原则上可以模型无关地描述强相互作用物理。但随着手征阶数的升高,仅仅依靠实验数据无 法完全确定理论中未知的低能常数。高统计量的格点量子色动力学模拟数据的出现为解决这一难 题提供了新的思路,从而使得基于高阶手征微扰理论的研究成为可能。本文将简要介绍当前基于 协变重子手征微扰理论对基态八重态重子质量及格点量子色动力学模拟数据的研究。     

一维晶格中全同任意子的量子动力学与关联

任意子介于玻色子与费米子之间,遵从奇特的分数统计,隐含着许多有趣的物理特性.本文研究了一维晶格中相互作用全同任意子的少体量子动力学及其量子关联性质.基于严格的数值方法,分析了任意子在晶格中局域粒子密度分布的动力学演化过程.结果表明,分数统计可以明显影响任意子动力学演化过程中实空间的局域粒子密度分布,产生新的动力学结构.特别地,当存在相互作用时,分数统计粒子的局域粒子密度分布会呈现有趣的依赖于相互作用性质的不对称性.最后计算了任意子的密度密度关联,分析了粒子统计性质和相互作用对体系量子关联的调制,同时进一步证实了任意子分数统计在实空间中的动力学效应.     

费米型级联运动方程的绝热截断方案

研究开放量子系统的量子耗散动力学对于理解许多新奇量子现象背后的机制和实现量子器件的精确量子态控制具有重要意义. 级联运动方程方法已成为研究这类量子耗散动力学最常用的数值方法之一. 然而，在处理强电子关联系统时，准确描述强关联效应需要高的级联截断层数. 这导致级联运动方程方法需要耗费大量物理内存和计算时间. 为了解决该问题，将具有最快耗散速率的耗散模式与其他较慢的耗散模式分离，提出了一种级联运动方程的绝热截断方案. 在单杂质安德森模型上进行的数值测试表明，与传统的方案相比，该截断方案显著地降低了级联运动方程收敛需要的截断层数. 此外，该截断方案缓解了长时间耗散动力学中的数值不稳定性.     

多体关联动力学中的自洽平均场

本文仔细地讨论了量子多体关联动力学中的广义自洽平均场,证明无论动态还是定态自洽平均场都是存在的。多体关联通过两体关联c₂及其相应的碰撞项I进入平均场。I的作用是双重的:对单粒子运动量子态的动力学效应和对单粒子态填充数的影响。多体关联还在多体系统的能量表达式中表现出来,使得该表达式不同于通常的HF-Brueckner理论中的表达式。 关键词：     

量子态在两体和k体下基于min相对熵的量子关联测度

量子关联作为量子力学的奇特资源已经被应用在很多方面,相对熵作为研究量子关联的关键概念之一,总是被用来度量物理系统状态所包含的不确定性.本文在已知min相对熵的一些基本性质的前提下,分别提出了在两体和k体分划下基于min相对熵的关联测度的定义.除此之外,本文证明了该定义满足量子关联测度的一些基本性质,包括非负性、在酉算子操作下保持不变性以及在完全正的保迹线性映射(CPTP)下的单调性.介绍了量子信道的概念,并且讨论了量子信道对k体分划下基于min相对熵的关联测度的影响.通过提出新的关联测度以及证明量子信道对该测度的影响,能够更好刻画物理系统状态所包含的不确定性.     

多体关联格林函数动力学Ⅳ.相对论推广

以φ³模型和Yukawa模型为例,利用泛函微分方法,将多体关联格林函数动力学推广到相对论情形,建立起了相对论性多体关联格林函数动力学的理论形式.     

多体关联Green函数动力学Ⅲ截断近似

从多体关联Green函数的基本动力学方程组出发,通过对多体关联Green函数作低阶截断近似,得到了通常Green函数理论中所有主要的非微扰结果.而且二体关联Green函数动力学把梯形图对应的短程关联与环形图对应的长程关联统一在同一个动力学方程组中,这是通常的Green函数理论所没有得到的新结果.     

近物所量子多体动力学实验研究反应谱仪

介绍利用反应显微成像谱仪实验研究高电荷态离子与原子分子碰撞动力学的技术，讨论了实验测量反应末态全部离子和电子动量矢量，得到反应末态动量空间的全部信息，从而反演碰撞反应动力学过程的路线。描述了在近物所开展量子多体动力学实验研究的计划。     

多能级系统中的动力学解耦

动力学解耦技术能有效地抑制由低频环境噪声导致的退相干过程,因此在量子信息领域获得了广泛的应用.传统的动力学解耦方案通过对简单的二能级体系,如量子比特,施加特定的π脉冲序列来实现解耦效果.随着量子计算研发的深入,对于像超导量子比特这种天然的多能级系统,研究者不再局限于二能级子空间,而是提出和实现了一系列基于多能级体系的量子调控手段和量子算法.目前对于如何抑制这些体系中的退相干尚缺乏深入研究.本文利用较易在实验中实现的紧邻能级间的π脉冲,构建了多种针对多能级系统的动力学解耦序列.结果表明这些序列可以很好地消除准静态噪声的影响.此外,通过计算滤波函数,还分析了这些序列及其拓展方案对于高斯噪声的抑制作用,并结合控制函数对滤波效果给出了物理解释.研究结果对于多能级体系中的相关噪声研究,包括噪声功率谱密度和关联性的刻画以及退相干的抑制等,均具有启发意义.