自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

一般认为,量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是,因为在 实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免,这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍 尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时间反演对称性保护的量子自旋霍 尔效应方向上的系列研究进展。我们将证明量子自旋霍尔体系的非平庸拓扑性质在时间反演对称 性被破坏后仍然可以完好存在,并通过一个规范讨论,将边缘态一般性质和体能带的非平庸拓扑 性质联系起来。进一步,将探讨通过人工消除边缘态时间反演对称性而实现稳定的量子自旋霍尔 效应的方案。此外,我们还将介绍自旋陈数理论,自旋陈数是在没有时间反演对称性存在时,表 征量子自旋霍尔体系所处不同拓扑相的有效工具。     

对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定. 关键词： 自旋极化输运 透射系数 隧穿寿命 自旋极化率     

等离子体加载色散吸收对称介质光腔的量子理论

利用色散吸收介质中电磁场的正则量子化方法，研究等离子体加载对色散吸收介质光腔系统量子性质的影响。结果表明，介质加载使系统真空场起伏功率谐的空间分布发生明显变化。     

动力系统的正则量子对称性质

分别从正规和奇异拉氏量系统的相空间生成泛函出发,导出了增广相空间中整体对称下的正则形式Ward恒等式.考虑对应的定域交换,得到了量子水平的守恒荷,给出了正则形式的量子Noether定理.讨论了在核子和π介子相互作用中的初步应用.     

量子环中量子比特的消相干时间

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子体系的基态与第一激发态构造一个量子比特.结果讨论了消相干时间与耦合强度,色散系数以及量子环内径、外径的变化关系.     

缀饰格子中时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

<正>研究了缀饰格子中的量子自旋霍尔效应,模型中同时考虑了Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用.缀饰格子具有简立方对称性,以零能平带和单狄拉克锥结构为主要特点.在缀饰格子中,不论是实现量子自旋霍尔效应还是量子反常霍尔效应,都需要一个不为零的内禀自旋轨道耦合作用来打开一个完全的体能隙,这与石墨烯等六角格子模型有着很大的不同.在交换场破坏了时间反演对称性的情况下,以自旋陈数为标志的量子自旋霍尔效应仍然能够存在,边缘态和极化率的相关结果也证明了这一结论.结果表明自旋陈数比z2拓扑数在表征量子自旋霍尔效应方面有着更广泛的适用范围,相应的结论为利用磁场控制量子自旋霍尔效应提出了一个理论模型和依据.     

黑洞量子理论

简述引力场中物质的量子效应——黑洞的Ｈａｗｋｉｎｇ辐射，并进一步讨论黑洞的量子理论，给出一些结论。     

铁磁性的量子理论

本文用双时格林函数方法计算了铁磁性金属在整个温度范围内的自发磁化强度和磁各向异性常数K₁。计算中考虑了平均每个原子的d电子数非整数的事实和同一原子内d电子之间的交换作用。所得结果较普通Heisenberg模型的有所改进。K₁随温度的变化性质可以得到定性的解释。     

从量子理论到量子信息研究

 在当代自然科学的发展中,以量子力学为代表的基本物理学理论不仅在认识客观物质世界方面发挥了根本性作用,而且导致了一系列重大的高新技术变革,深刻地影响了人类社会的物质生活,如激光的发明和半导体的应用。     

量子理论的美学特征

以量子理论的相对真理性为美学性质核心讨论其理性美、感性美的美学特征。     

球对称动态黑洞的量子能层效应

用Newman-Penrose形式,研究了球对称动态时空中的引力、电磁、标量和Dirac场,表明量子能层会影响动态黑洞的辐射机制.与Kerr能层和电磁势产生的经典效应不同,这个效应的特征是辐射机制明显依赖于自旋态. 关键词：     

光场衍射的量子理论

用量子理论推导的平面孔衍射积分，和现有的衍射理论完全一致。光子衍射的观点可以帮助了解光的衍射本质，衰减波是不确定性原理的要求。     

量子角动量理论新探

用完全初等的方法推导了量子力学角动量理论中Ｃｌｅｂｓｃ－Ｇｏｒｄａｎ系数，３ｊ系数，所用的 是一些初等排列的组合一量子力学基本知识；同时，在实际问题计算中，只需直接应用简单的推导方法本身是一种极为简捷的算法。     

解说量子纠缠理论

量子纠缠态在量子信息处理,如量子隐形传态、量子密集码、量子纠错、量子保密通信、量子计算等过程中起了十分重要的作用.量子纠缠理论主要研究量子态的纠缠刻画、分类及其在量子信息处理中的应用.文章介绍了量子纠缠理论中的一些基本概念和结果,其中包括：量子力学的实在性、局域性的讨论与Bell不等式的联系,Bell不等式与量子态可分性间的关系;纯态和混合态可分性的定义及若干判别准则(包括矩阵正映照方法、部分转置判据、约化判据、重排判据、纠缠见证、协方差判据及局域测不准关系判据);部分纠缠度量的介绍(包括纠缠形成、并发度、相对熵、负度、缠结和纠缠帮助,以及纠缠度量的计算和上下界的估算).     

双光子激光器的量子理论

从双光子激光器三能级模型的微观哈密顿量出发,应用慢变幅度近似和双光子旋波近似,在双光子过程压倒其它辐射过程的情形下,导出二能级双光子模型的等效哈密顿量,从而建立三能级模型与二能级双光子模型的正确关系。得到的等效哈密顿量包含通常讨论中所忽略的光学斯塔克效应项,其系数在一般情形下可与等效互作用常数具有相间的数量级。根据这等效哈密顿量,应用Haken激光理论的标准方法研究定态的阈值,平均光子数,自生频移,光子统计和涨落,并与以前未计及光学斯塔克效应的结果作比较。 关键词：     

量子理论与诺贝尔奖

 由于诺贝尔奖评奖委员会委员的个人偏见和理解力的欠缺。致使在1932年反物质被发现之前。量子力学的开创者们一直被拒之于诺贝尔奖殿堂之外。与全球经济萧条和纳粹势力当权相比,1933年的诺贝尔奖显得似乎并不重要。但是,许多物理学家仍然关注着来自斯德哥尔摩的消息。     

爱因斯坦与量子理论

 如果说普朗克创立量子学说贡献巨大的话,那么,爱因斯坦在此领域作出的贡献同样杰出。从一定意义上说,没有爱因斯坦的努力,也就没有近代量子理论的形成。 爱因斯坦１９０５年发表的《关于光的发射和转化的一个启发性观点》一文,明确阐述了他的光量子（能量元）思想,指出：用连续的空间函数表示的光的波动理论正确地说明了纯光学现象而且可能永远不会被其他理论代替;但要记住,光学观测总是指时间平均值而非瞬时值。尽管该理论在衍射、反射、折射、散射等方面已完全为实验证实,但仍可以想象,将它应用到光的发射或转换等现象时会与实验发生矛盾。     

脑科学与量子理论

简要回顾了生物学与物理学之间的紧密关系,其中包括人工神经网络的经典物理模型和脑的某些量子理论;概要综述了细胞骨架微管的结构和生物功能及有关近期理论研究。注意到微声是细胞和神经元中重要的组成和功能单元,进而以较大篇幅介绍了近期关于微管的理论研究工作,特别是基于量子场论中两能级系统的赝自旋模型,对微管管壁上电子的动力学行为作了较深入的探讨;此外,基于量子场论,对微管中的水分子系统可能存在微波受激辐射也作了阐述。The present paper briefly reviews the relationship between biology and physics, especially including the classical physics models for the artificial neuron networks, some quantum theories for brains, and simply describes the structures and functions of cytoskeletal microtubules （MTs） in cells and some recent theoretical studies on MTs.Noting MTs are the important components and function units in cells and neurons, furthermore, the paper lays emphasis on our recent theoretical work on MTs. Particularly, based on the pseudo-spin quantum theory, the dynamic behavior of electrons on the MT wall has been discussed in some detail. Based on the quantum field theory, it has been described that the maser radiation might exist in the water molecular system within the MT.