去禁闭量子临界点谱学研究取得进展

作者: 马女森、孙光宇、Anders Sandvik、孟子杨、尤亦庄、许岑珂、Ashvin Vishwanath

来源: Phys. Rev. B

发布日期: 2018-12-02

中科院物理所研究团队在去禁闭量子临界点谱学研究中取得重要进展,通过量子蒙特卡洛和随机解析延拓的数值方法,预言了在中子散射实验中应观察到的自旋激发谱学现象,为区分去禁闭量子临界点和普通量子临界点提供了理论依据。

去禁闭量子临界点 (deconfined quantum critical point, DQCP) 是量子物质科学新范式的先例,超越了传统的,以序参量和对称性破缺为圭臬的朗道-金兹伯格-威尔森 (Landau-Ginzburg-Wilson, LGW) 相变和物态分类理论框架,体现着分数化、物质场和规范场耦合、演生连续对称性等量子物质科学新范式的基本思路。

去禁闭量子临界点,长期以来一直作为一个理论上的可能性而存在,2007年波士顿大学的 Anders Sandvik 教授(中文名善德伟),设计出量子磁学 J-Q 模型,并用量子蒙特卡洛模拟来研究其性质,这个可能性才渐渐落到实处,引起了多体理论计算和量子磁学实验领域对于这个问题的广泛关注。然而,即使可以进行数值计算,去禁闭量子临界行为本身的难度和广度仍然让人生畏。

日前,中科院物理所博士后马女森、博士生孙光宇、特聘教授 Anders Sandvik (善德伟)、 研究员孟子杨与美国加州大学圣地亚哥分校助理教授尤亦庄、圣巴巴拉分校教授许岑珂,哈佛大学教授 Ashvin Vishwanath 组成的研究团队,运用量子蒙特卡洛和随机解析延拓的数值方法,以及量子场论解析分析,系统地回答了上述的第三个问题,预言:如果去禁闭量子临界现象在量子磁性材料中存在的话,在中子散射实验中应该看到什么自旋激发谱学现象;再进一步,应该看到什么与遵从 LGW 的普通量子磁性相变不同的现象?

该团队的研究成果,做为 Editors' suggestion, 发表在最近一期的 Phys. Rev. B。

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