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物理学报 2023年第23期72卷 18-24页

作者：翟荟清华大学高等研究院北京100084

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.... 详细信息

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.

关键词：冷原子量子多体物理非平衡动力学

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机器学习方法在量子多体物理中的应用

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物理 2017年第9期46卷 590-596页

作者：蔡子上海交通大学物理与天文学院上海200240

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... 详细信息

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。

关键词：机器学习量子多体物理人工神经网络指数墙困难

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一维无序系统中的多体局域化优化的研究

一维无序系统中的多体局域化优化的研究

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作者：张胤泰中国科学技术大学

学位级别：硕士

量子多体物理领域有非常多有趣的主题。其中,多体局域化(many-body lo-calization)和量子热化现象正受到越来越多的关注。一个热化的孤立量子系统满足本征态热化假设:孤立系统的哈密顿量的本征态本身会呈现热化的性质。这个假设之于量... 详细信息

量子多体物理领域有非常多有趣的主题。其中,多体局域化(many-body lo-calization)和量子热化现象正受到越来越多的关注。一个热化的孤立量子系统满足本征态热化假设:孤立系统的哈密顿量的本征态本身会呈现热化的性质。这个假设之于量子热化类似于各态历经假设之于经典系统的热化。由于各态历经假设的成立,理论上,考察孤立的经典系统的可观测量,我们可以发现其长时间平均值总会和其系综平均一致。满足本征态热化假设的量子系统也有相似的性质。然而有些量子系统却不满足本征态热化假设。这些系统的本征态不具有热化的性质,系统从而不会热化,找不到经典物理中的对应。多体局域化的系统就是其中之一。这些系统有很多新奇的性质。例如,这些系统有一系列的准局域运动积分。这种新兴的可积性可以让系统在演化过程中抑制局域特征的丢失。这可以理解为对信息的保护。有很多的方法来实现多体局域化:如通过格点上无序的化学势或线性化学势实现多体局域化等。由于在实践中,对系统所施加调控的强度总是有限的,如何更有效的实现多体局域化就成为了一个有意义的话题。在本文中,我们提出如何通过无序最有效的实现系统的多体局域化。其中“有效的”体现在两个方面:1)我们所需要的无序是最弱的;2)系统从一个远离平衡的态出发,热化是最慢的。我们选择一系列参数不同的一维无旋费米子链作为我们的研究对象。对于短的链,我们使用严格对角化的方法分析其半链纠缠熵和能隙比,并且研究其演化的动力学。对于长的链,我们使用实空间重整化群,这种方法虽然省略了大量的物理细节,但是大大节省了计算的时间和空间复杂度。我们改进了一种实空间重整化群方法,使之包含更多的物理细节。这是本文重要的创新。此外,由于多体局域化相变在经典热力学极限下的存在性有争议,我们研究不同随机分布影响下的多体系统动力学。我们将这些系统初始化到一系列直积态观察它们半链纠缠熵的增长情况。通过比较他们纠缠熵的增长速率,我们也得到了优化的随机分布。所有数值模拟分析都指出,最有效的无序分布并不是最常见的均匀分布。在我们的一些研究中,最优的分布在均匀分布和两点分布之间。我们的研究可以用于在介观系统中更有效的实现多体局域化,可以被近期的实验所检验。

关键词：量子多体物理多体局域化热化相变精准对角化实空间重整化群纠缠熵

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