一维扩展离子Hubbard模型的相图研究

应用密度矩阵重整化群方法, 研究了存在交错离子势Δ时一维半满扩展Hubbard模型的相图. 通过计算关联函数、结构因子、位置算符等方法, 描绘了从Mott绝缘体-键有序绝缘体-Band 绝缘体的特性并给出了精确的相边界. 研究发现: 中间的键有序绝缘体相在相图中占据了很小的一部分区域, 当存在离子势Δ的情况下, 这个区域将会有所增大; 而当相互作用足够强时, 这个中间相消失. 给出了离子Hubbard模型(最近邻电子-电子相互作用V=0)的相图.     

约化密度矩阵及其在量子信息处理中的应用

密度矩阵在量子力学中主要是扩展了态矢量的概念.约化密度矩阵是通过对整个系统中的密度矩阵的某一子系求部分迹得到的.本文首先介绍了约化密度矩阵的定义,然后指出约化密度矩阵在纠缠态的定义、两体系统中量子纠缠的度量、系统与环境耦合造成的退相干的物理机制等量子信息前沿领域方面的应用.     

应用多尺度纠缠重整化算法研究量子自旋系统的量子相变和基态纠缠

应用多尺度纠缠重整化算法模拟自旋为1/2的一维量子XYX模型,通过计算局域序参量和度量纠缠的单缠节(one-tangle)、并发纠缠(concurrence)和纠缠比率R,确定系统的基态相图和纠缠相图.发现系统的纠缠相图比基态相图包含更多的物理信息.另外,从局域序参量和能隙与外磁场的标度关系,萃取出与磁化率和关联长度有关的临界指数β和v.     

两腿XXZ自旋梯子模型的量子相变与量子临界现象

对于无限大尺寸两腿自旋1/2的XXZ自旋梯子模型,通过运用基于随机行走的张量网络(TN)算法数值模拟出基态波函数,首次尝试研究自旋梯子模型的约化保真度、普适序参量、纠缠熵等物理观测量,并系统研究基态保真度的三维挤点与二维分叉、约化保真度的分叉、局域序参量、普适序参量、纠缠熵和量子相变之间存在的关联关系.基于张量网络表示的算法在任意随机选择初始状态时,可以得到两腿XXZ量子自旋梯子系统简并的对称破缺基态波函数,该基态波函数是由于Z2对称破缺引起的.本文期望所提供的方法可为进一步研究凝聚态物质中热力学极限下的强关联电子量子晶格自旋梯子系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.     

二维３态Potts量子系统的保真度与序参量

二维无限正方格子上的量子3态Potts模型是发生一级相变还是二级相变?通过运用无限纠缠投影对态 (iPEPS) 算法,在进行数值模拟时任意选取初态,能得到二维无限正方格子上的3态Potts模型的三个不同的简并基态波函数,这些简并的情况是由自发对称性破缺引起的.首先,揭示了在二维系统中自发对称性破缺引起的相变可以运用单点基态保真度的分叉来研究,也反映了在二维系统中约化保真度同样有一个分叉行为;再者,还提出了二维系统的普适序参量以及多分量的复数局域序参量的行为来尝试研究二维3态Potts模型,共同确定系统发生的量子相变的临界点及其类型.即基于iPEPS算法,从单点基态保真度、约化保真度、普适序参量以及局域序参量的角度,来研究3态Potts模型的量子相变,其为一级相变.     

二维３态Potts量子系统的保真度与序参量

二维无限正方格子上的量子3态Potts模型是发生一级相变还是二级相变?通过运用无限纠缠投影对态算法(iPEPS),在进行数值模拟时任意选取初态,能得到二维无限正方格子上的3态Potts模型的三个不同的简并基态波函数,这些简并的情况是由自发对称性破缺引起的.首先,揭示了在二维系统中自发对称性破缺引起的相变可以运用单点基态保真度的分叉来研究,也反映了在二维系统中约化保真度同样有一个分叉行为;再者,还开创性提出了二维系统的普适序参量以及多分量的复数局域序参量的行为来尝试研究二维3态Potts模型,共同确定系统发生的量子相变的临界点及其类型.即基于iPEPS算法,从单点基态保真度、约化保真度、普适序参量以及局域序参量的角度,来研究3态Potts模型的量子相变,其为一级相变.     

二维3态Potts量子系统的保真度与序参量

二维无限正方格子上的量子3态Potts模型是发生一级相变还是二级相变?通过运用无限纠缠投影对态(i PEPS)算法,在进行数值模拟时任意选取初态,能得到二维无限正方格子上的3态Potts模型的三个不同的简并基态波函数,这些简并的情况是由自发对称性破缺引起的.首先,揭示了在二维系统中自发对称性破缺引起的相变可以运用单点基态保真度的分叉来研究,也反映了在二维系统中约化保真度同样有一个分叉行为;再者,还提出了二维系统的普适序参量以及多分量的复数局域序参量的行为来尝试研究二维3态Potts模型,共同确定系统发生的量子相变的临界点及其类型.即基于i PEPS算法,从单点基态保真度、约化保真度、普适序参量以及局域序参量的角度,来研究3态Potts模型的量子相变,其为一级相变.     

一维扩展t-J模型中密度-自旋相互作用诱导的相分离

t-J模型是研究高温超导电性的重要理论模型之一. 最近的冷分子实验表明可用极性分子模拟t-J模型. 实验模拟的t-J模型除了引进长程的偶极相互作用外, 还引进了密度-自旋相互作用. 本文使用密度矩阵重整化群方法研究了密度-自旋相互作用对一维t-J 模型基态性质的影响. 选取了t-J模型基态相图中不同相区的三个点, 计算了不同密度-自旋相互作用强度下的粒子数和自旋的实空间分布,以及密度-密度关联函数和自旋-自旋关联函数与相应的结构因子. 计算结果表明, 密度-自旋相互作用强度较弱时, 对系统的性质不会产生定性影响;当其强度足够大时, 系统会进入相分离, 该相分离与传统t-J模型的相分离有很大区别.     

光学腔中一维玻色-哈伯德模型的奇异超固相

利用密度矩阵重整化群计算了光学腔中一维无自旋玻色-哈伯德模型的基态.通过研究超流序、局域密度分布、二阶和三阶关联函数,发现该系统出现了超越平均场理论的两个奇异超固相.这两个超固相同时具备对角和非对角长程序,其中一个展现出包络形式的密度调制振荡,另一个展现出均匀的密度分布.另外,结合光场的超辐射序参量和腔内的平均光子数,...     

一维自旋1键交替XXZ链中的量子纠缠和临界指数

利用基于张量网络表示的矩阵乘积态算法以及无限虚时间演化块抽取方法,本文研究了一维无限格点自旋1的键交替反铁磁XXZ海森伯模型中的量子相变.分别计算了系统的von Neumann熵、单位格点保真度和序参量,从而得到了系统随键交替强度的变化从拓扑有序Néel相到局域有序二聚化相的量子相变点.我们用矩阵乘积态方法拟合出了相变的中心荷c?0.5,表明此相变属于二维经典的Ising普适类.另外,通过对拓扑Néel序的数值拟合,我们得到了相变点处的特征临界指数β′=0.236和γ′=0.838.     

Ground-state phase diagram of the dimerizedspin-1/2 two-leg ladder

Dimerized spin-1/2 ladders exhibit a variety of phase structures, which depend on the intra-chain and inter-chain spin exchange energies as well as on the dimerization pattern of the ladder. Using the density matrix renormalization group (DMRG) algorithm, we study critical properties of the bond-alternating two-leg Heisenberg spin ladder with diagonal interaction J_×. Two types of spin systems, staggered dimerized antiferromagnetic ladder and columnar dimerized ferro-antiferromagnetic couplings ladder, are investigated. To clarify the phase transition behaviors, we simultaneously analyze the string order parameter (SOP), the twisted order parameter (TOP), as well as a measurement of the quantum information analysis. Based on measuring this different observables, we establish the phase diagram accurately and give the fitting functions of the phase boundaries. In addition, the phase transition of cross-coupled spin ladder (in the absence of intrinsic dimerization) is also discussed.     

Ground state of rotating ultracold quantum gases with anisotropic spin orbit coupling and concentrically coupled annular potential

Motivated by recent experimental realization of synthetic spin–orbit coupling in neutral quantum gases, we consider the quasi-two-dimensional rotating two-component Bose–Einstein condensates with anisotropic Rashba spin–orbit coupling subject to concentrically coupled annular potential. For experimentally feasible parameters, the rotating condensate exhibits a variety of rich ground state structures by varying the strengths of the spin–orbit coupling and rotational frequency.Moreover, the phase transitions between different ground state phases induced by the anisotropic spin–orbit coupling are obviously different from the isotropic one.     

具有三体相互作用的自旋链系统中的几何相位与量子相变

本文首先对具有三体相互作用的一维自旋链系统的哈密顿量进行了对角化．然后通过一个旋转操作求解了系统基态的几何相位,通过数值计算几何相位及其导数随外界参数的变化,考虑三体相互作用对几何相位以及量子相变的影响,结果表明几何相位可以很好的用来表征该系统中的量子相变,并且发现三体相互作用不但引起相变点平移,而且可以产生新的临界点．     

Entanglement and quantum phase transition in the Heisenberg-Ising model

We use the quantum renormalization-group(QRG) method to study the entanglement and quantum phase transition(QPT) in the one-dimensional spin-1/2 Heisenberg-Ising model [Lieb E,Schultz T and Mattis D 1961 Ann.Phys.(N.Y.) 16 407].We find the quantum phase boundary of this model by investigating the evolution of concurrence in terms of QRG iterations.We also investigate the scaling behavior of the system close to the quantum critical point,which shows that the minimum value of the first derivative of concurrence and the position of the minimum scale with an exponent of the system size.Also,the first derivative of concurrence between two blocks diverges at the quantum critical point,which is directly associated with the divergence of the correlation length.     

Universal order-parameter and quantum phase transition for two-dimensional q-state quantum Potts model

We investigate quantum phase transitions for q-state quantum Potts models (q=2,3,4) on a square lattice and for the Ising model on a honeycomb lattice by using the infinite projected entangled-pair state algorithm with a simplified updating scheme. We extend the universal order parameter to a two-dimensional lattice system, which allows us to explore quantum phase transitions with symmetry-broken order for any translation-invariant quantum lattice system of the symmetry group G. The universal order parameter is zero in the symmetric phase, and it ranges from zero to unity in the symmetry-broken phase. The ground-state fidelity per lattice site is computed, and a pinch point is identified on the fidelity surface near the critical point. The results offer another example highlighting the connection between (i) critical points for a quantum many-body system undergoing a quantum phase-transition and (ii) pinch points on a fidelity surface. In addition, we discuss three quantum coherence measures: the quantum Jensen-Shannon divergence, the relative entropy of coherence, and the l₁ norm of coherence, which are singular at the critical point, thereby identifying quantum phase transitions.     

大失谐J-C模型中腔耗散对量子态保真度的影响

利用全量子理论研究了存在腔耗散的大失谐 Jaynes-Cumming(J-C) 模型中量子态保真度,讨论了初始平均光子数一定的情况下腔的耗散系数对量子态保真度的影响,以及当腔的耗散一定的情况下初始光场的平均光子数对量子态保真度的影响.结果表明:腔的耗散和光场的初始平均光子数对原子和原子---光场系统的保真度的影响都很明显.     

量子纠缠信令网Poisson生存模型及保真度分析

量子信令态在传输过程中,由于环境影响产生退相干,造成信令损伤,从而会对构建高生存性的量子纠缠信令网产生影响. 为分析所造成的影响,建立了自然灾害下的量子信令网Poisson损伤模型. 首先,根据信令保真度定义了灾害级数;其次,提出信令态平均损伤量子比特数,并给出信令网生存函数;最后,研究了信令损伤的修复策略并进行仿真. 仿真结果表明,灾害级数的增加会大大降低信令网生存性,而增加信令转接点数和控制信令损伤上限可改善生存性,且该修复策略循环次数少,并可将信令态的保真度由0.6快速提高到0.9,信令网的生存函数由0.4提高到0.9. 关键词： 量子通信 量子信令网 保真度 生存函数     

Global quantum discord and quantum phase transition in XY model

We study the relationship between the behavior of global quantum correlations and quantum phase transitions in XY model. We find that the two kinds of phase transitions in the studied model can be characterized by the features of global quantum discord (GQD) and the corresponding quantum correlations. We demonstrate that the maximum of the sum of all the nearest neighbor bipartite GQDs is effective and accurate for signaling the Ising quantum phase transition, in contrast, the sudden change of GQD is very suitable for characterizing another phase transition in the XY model. This may shed lights on the study of properties of quantum correlations in different quantum phases.