外加电磁场下周期性体系的第一性原理计算方法

电磁场对物质性质的影响和调控一直是科学研究的核心议题.然而,在计算凝聚态物理领域,由于传统的密度泛函理论并不能轻易推广至含有外加电磁场的情景,且外场往往会破缺周期性体系原本具有的平移对称性,从而使得布洛赫定理失效.因此,利用第一性原理方法计算外场作用下的物质性质并非易事,特别是在外场不能被视为微扰的情况下.在过去的二十年中,许多计算凝聚态物理学者致力于构建和发展适用于有限外场下周期性体系的第一性原理计算方法.本文旨在系统地回顾这些理论方法及其在铁电、压电、铁磁、多铁等领域的应用.本文首先简要介绍现代电极化理论,并阐述基于此理论以及密度泛函理论,构建出两种用于有限电场下计算的方法.然后探讨将外磁场纳入密度泛函理论,并对相关的现有计算手段以及所面临的挑战进行讨论.接着回顾了被广泛用于研究磁性、铁电和多铁体系的第一性原理有效哈密顿量方法,以及该方法在考虑外场时的延伸.最后,介绍了当下备受瞩目的利用机器学习中的神经网络方法构建有效哈密顿量模型的发展成果及在考虑外场下的拓展.     

带高阶项的IBM和IBFM推转计算

考虑到在角频率的最低阶近似IBM和IBFM的推转计算给出转动惯量的很好的估计,因此本文推广这一方法,研究转动惯量对高阶项的依赖关系.我们发现能够推导出修正项的解析表达式.我们对¹⁵⁴Gd和¹⁶¹Er进行了数值计算并与实验资料作了对比,哈密顿量是从一种微观方案获得的.结果表明高阶项的性质与转动体系的形变有关,但在小ω情况下高阶项的影响甚小.     

评论:“边界振动的微腔中的二能级原子”

<正>在曲照军等的文章中[1]作者声称他们能够解决腔场影响原子问题.在此我们显示出既然他们用于得到相互作用表象的哈密顿的变换不完备所以他们没有解决该问题.我们知道此相互作用的哈密顿量可表示为(h=1)H=ωa■a+ωmb■b+ω0/2σz+g1(a■σ_+σ+a)+g2a■a(b■+b),(1)这里a和a■是单模量子化场的产生与湮灭算符,而b和b■为量子谐振子的产生与湮灭算符,g1是单模辐射场与原子的乡耦合系数,g2是单模辐射场与振动边界的耦合常数.曲照军等人把哈密顿量(1)分解成自由和相互作用两个哈密顿量H=H0+HI.这里     

Calculation of Higher-Order Foldy-Wouthuysen Transformation Hamiltonian

The Foldy-Wouthuysen Hamiltonian of a light atomic system that has an ma^8 contribution to energy levels is calculated. The case of a Dirac-Coulomb field is discussed. The results can be used for relativistic and radiative corrections to energy levels in the low-energy part. A divergent operator δ^2（r） emerges. This is probably due to the nature of the point-like charge source. The effective method of radiation calculation may be re-checked.     

An adiabatic quantum optimization for exact cover 3 problem

A perturbation method is applied to study the structure of the ground state of the adiabatic quantum optimization for the exact cover 3 problem. It is found that the instantaneous ground state near the end of the evolution is mainly composed of the eigenstates of the problem Hamiltonian, which are Hamming close to the solution state. And the instantaneous ground state immediately after the starting is mainly formed of low energy eigenstates of the problem Hamiltonian. These results are then applied to estimate the minimum gap for a special case.     

蒙特卡罗哈密顿新方案及其检验

蒙特卡罗哈密顿方法(MCH)是研究量子理论的数值模拟新方法, 其优点是可求出超出基态的能谱和波函数. 旧MCH方案需要自由粒子的信息, 较难推广应用于格点规范理论. 本文提出克服这个困难的新方案. 首先介绍这一方案的思想, 并以1维量子力学模型V(x)=μ²x²+λx⁴(其中μ²< 0,λ>0)为例说明实现这一新方案的具体计算步骤和方法.     

CN红带A^2Πi-X^2Σ^＋（6，1）和（7，2）带振转光谱研究

通过微量CH3CN(36Pa)与He(660Pa)混合气体交流Penning辉光放电获得CN自由基分子，采用光外差-磁旋转-浓度调制光谱技术，在可见光波段16850～17480cm^-1进行了转动分辨光谱测量，分别标识了CN分子红带A^2Πi-X^2Σ^ (6，1)和(7，2)138条和118条的转动光谱(其余光谱为C2自由基及CN红带(8，3)带光谱)。理论拟合分子常数时考虑电子态间的微扰作用，采用有效哈密顿量矩阵对角化获得了A^2Πi(v=6，7)态更精确的分子常数及电子态A^2Πi(v=7)与X^2Σ^ (v=11)之间的微扰常数ξ，η，总体拟合方差均小于实验误差0．007cm^-1，表明拟合结果是非常精确的。     

工科物理如何讲力学量算符

通过分析对波函数的作用引入动量算符，以哈密顿量为例证明或验证力学量算符的性质，用本征值和状态展开系数的模方表示力学量的平均值，说明力学量用算符表达是微观体系测量的不确定性和统计特征的要求。     

自旋spin=1的海森堡链中的纠缠

本文讨论了在高维系统中粒子之间的纠缠问题。我们讨论了自旋为1的各向异性海森堡模型中的两种不同系统：低温情况下的两粒子反铁磁系统和多粒子反铁磁系统。运用Negativity的方法，在两粒子系统中通过求解哈密顿量H的本征值、本征态和密度算符，并对其进行理论分析和数值计算，我们给出了在两粒子情况中纠缠随B、△的变化关系。我们发现粒子间的纠缠是呈一明显的梯状分布。我们还进一步研究了在多粒子体系中纠缠随外界因素如磁场、各向异性常数的变化关系。以六粒子系统为例，我们分别对近邻和次近邻粒子间的纠缠作了讨论，通过数值计算给出了不同情况下纠缠的变化趋势。     

Inverse Scattering for a Schroedinger Operator with a Repulsive Potential

We consider a pair of Hamiltonians （H, H0） on L2（R^n）, where H0=p^2 -x^2 is a SchrSdinger operator with a repulsive potential, and H = H0＋V（x）. We show that, under suitable assumptions on the decay of the electric potential, V is uniquely determined by the high energy limit of the scattering operator.