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相变和临界现象是一种普遍存在的物理现象,它既发生于人们的日常生活中(例如冰融化成水),又是产生新奇物态的普遍机制(例如高温超导体的形成).通常的相变由热涨落驱动,也称经典相变.量子相变则发生在绝对零温,在外参数变化时由量子涨落驱动.建立在对称性破缺,序参量涨落和重整化群基础上的朗道-金兹堡-威尔逊理论(Landau-Ginzburg-Wilson,LGW)成功解释了经典相变.而通常的量子相变,也可以通过路径积分表示映射到更高维的经典情况,进而纳入LGW的理论框架内.然而,近年来实验上不断发现不能用LGW理论描述的量子临界现象,例如铜氧化物超导体和重费米金属.如何从理论上理解这些现象成为了统计物理学和凝聚态理论中一个重要的研究课题.     

J1-J2团簇的数值模拟研究

采用严格对角化方法计算了由几十个格点自旋构成的量子自旋团簇的基态总自旋. 在无阻挫情形,基态总自旋并不等于团簇的最低可能总自旋,而是取一个较大的值. 这意味着即使对于具有纳米尺寸的团簇,量子涨落也不破坏基态的经典奈尔序. 若在团簇中引入阻挫,则将诱导从奈尔序到自旋无序的量子相变,该相变可以通过基态总自旋的变化进行描述和标记. 计算表明,由于在相变点存在能级交错,故该量子相变应该是一级相变. 从团簇的数值计算结果可以推断对于二维无限J1-J2模型,临界点在J2/J1=0.3762(±0.0002)处. 这一结果比以前的解析近似研究和有限系统标度分析的结果更为精确.     

干扰源对3人量子囚徒困境上策均衡预期收益的影响

文章讨论了在量子囚徒困境中,当量子比特源受到一个干扰源的干扰时,简单的3人量子囚徒困境出现了量子优势的改变:高于干扰等级的临界值,相干量子效应就会妨碍参与者以至于最优选择由量子策略变成经典策略.从风险的观点来看,在各自采取上策均衡的情况下,量子博弈参与者有较大的潜力获利,但同时也有较大的潜力损失,这将导致参与者的瞬间获益具有较大的涨落,并因此承担较大的风险;而经典博弈参与者具有较小的获益涨落潜力,其承担的风险则较小.     

标量场和Higgs场激发Robertson-Walker宇宙的量子共形涨落

分析了共形耦合无质量标量场及共形耦合Higgs场激发Robertson Walker宇宙的量子共形涨落,得到在经典奇异点处,虽然量子共形涨落发散,但有效度规不为零,因而量子共形涨落可消除经典奇异性.在Higgs场作为源的情形,讨论了Higgs场场粒子质量对时空性质的影响.     

铜氧化物超导体中压致超导-绝缘体量子相变

按照固体能带理论,固体的导电性质通常是由其能带结构所决定的.对于具有能隙的绝缘体或半导体,在压力的作用下其能带的展宽可以使能隙闭合,从而使系统发生绝缘体-金属相变,甚至在低温下呈现出超导电性.这种绝缘体-金属相变被称为“威尔森相变”.而“反威尔森相变”,即在压力的作用下产生金属(或超导体)-绝缘体转变是经典理论不能预测或解释的问题.本文将主要介绍最近在空穴掺杂铋系铜氧化物高温超导体中发现的压力导致的超导-绝缘体量子相变,并对其形成机制和生成绝缘相的性质进行了简要讨论.新发现的铜氧化物高温超导体中压致超导-绝缘体量子相变不仅提供了一个强关联电子系统在压力下产生奇异量子态的新范例,也说明了超导与其紧邻量子态在压力调制参量作用下所表现出的“同源性”,这为深刻理解强关联电子系统中超导态与其他各种量子态之间的关系提供了新的实验依据.此外,分析了这种超导-绝缘体量子相变的普适性,并提出了在此方面开展进一步研究的一些关键问题.作者希望通过本文的介绍能使读者对铜氧化物高温超导体中高压导致的超导-绝缘体相变实验研究方面的新进展和其可能存在的普适意义有所了解,同时希望能对高温超导机理的深入理解及为最终高温...     

量子扰动下引力的临界现象(英文)

相变和临界现象是热力学和统计力学中非常有趣的课题.引力与热力学有着深刻和本质的联系.接近临界点,涨落非常明显.因此,对于普通物质(由非引力作用控制的系统)在临界点附近如果我们忽略涨落,临界现象会变的非常不同.发现RN-AdS空间的临界指数在考虑到完全的量子微扰效应后保持不变.这个研究指出了引力系统与普通热力学系统的一个关键不同点.     

原子核系统激发态量子相变与核子对转移强度

本文在相互作用玻色子模型框架下研究了U(5)-O(6)量子相变中的有限核系统的结构演化.通过与传统序参量-四极价核子对数占有率进行对比分析,本文检验了单极核子对转移强度在基态量子相变(形状相变)和激发态量子相变演化中的临界特征.研究结果表明,激发态量子相变的主要特征在有限核系统中可以得到很好的保持,而核子对转移强度不仅可以作为有效序参量来检测原子核基态量子相变,也可以用来检测与基态相变对应的激发态量子相变,进而从理论上论证了重核系统的集体振动谱中存在激发态量子相变现象的可能性.     

反铁磁拉曼散射的压缩态

在量子力学研究领域中,人们发现了许多的非经典态,压缩态是其中的一类非经典态,由不确定性关系,处于压缩态的量子涨落小于相干态的量子涨落．人们期望利用这一性质去减少量子噪声,进行高精度信号的测量．所以玻色子的压缩态研究成为物理学研究领域很重要的研究课题．该文分析了二阶拉曼散射中温度因素对量子涨落的作用,讨论了温度对磁振子压缩态的影响,确定了压缩态存在的温度范围。     

信号直接调制色泵噪声的单模激光光强涨落

应用线性化近似方法计算了信号直接调制方式下由具有色关联的色泵噪声和色量子噪声驱动的单模激光增益模型的光强相对涨落，分析了噪声和调制信号等参量对光强相对涨落的影响，结果表明，泵噪声自相关时间与量子噪声自相关时间及其比值对光强相对涨落起到重要的作用．     

微正则系综中极端相对论量子理想气体高温条件下压强的涨落

微正则系综中的基本热力学函数是熵 ,根据其极值性质 ,将系统中涨落的熵S在平衡态之熵S0 附近作泰勒级数展开 ,只保留压强P增量的二级项 ,得到压强P的相对涨落强度。根据量子气体的粒子数密度和能量密度的结论 ,通过严格的理论推算 ,求得量子理想气体、极端相对论量子理想气体的压强和定容热容量 ,得出这两种物理模型在高温低密度条件下压强涨落规律。对比经典理想气体、量子理想气体和极端相对论量子理想气体 3种物理模型的压强涨落规律可以发现 ,极端相对论量子理想气体压强涨落在高温量子统计领域中具有广阔的应用前景     

介观含源RLC并联电路在压缩Fock态中的量子涨落

从RLC并联电路的经典运动方程出发，研究了介观含源RLC并联电路在压缩Fock态中磁通量和电荷的量子涨落。着重讨论了阻尼对量子涨落的影响。     

No.7 利用量子相变确定性制备出多粒子纠缠态

正实现多粒子纠缠是量子物理实验研究的一大追求。清华大学物理系尤力和郑盟锟研究组,通过调控铷-87原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋混合过程,使其连续发生两次量子相变,实现了包含约11000个原子的双数态的确定性制备。通过直接观测该纠缠态,他们表征其不同内态间原子数的差值的涨落低于经典极限10.7±0.6分贝,其集体自旋的归一化长度为近似完美的0.99±0.01。这两个指标反映该多体纠缠态可以提供超     

微正则系综中极端相对论量子理想气体高温条件下压强的涨落

微正则系综中的基本热力学函数是熵，根据其极值性质，将系统中涨落的熵S在平衡态之熵S0附近作泰勒级数展开，只保留压强P增量的二级项，得到压强P的相对涨落强度。根据量子气体的粒子数密度和能量密度的结论，通过严格的理论推算，求得量子理想气体、极端相对论量子理想气体的压强和定容热容量，得出这两种物理模型在高温低密度条件下压强涨落规律。对比经典理想气体、量子理想气体和极端相对论量子理想气体3种物理模型的压强涨落规律可以发现，极端相对论量子理想气体压强涨落在高温量子统计领域中具有广阔的应用前景。     

介观LC电路数-相空间的量子涨落

从电路系统的Lagrange量人手,利用数-相量子化方案,将介观LC电路量子化,得到了数-相算符表示的Hamiltonian,研究了真空态和压缩真空态下电路中电荷数和相位差的量子涨落.结果表明在真空态下的量子涨落只与电路器件的参数有关,而在压缩真空态下的量子涨落不仅与器件参数有关,还和压缩参数有关.     

XZY-YZX型三自旋相互作用对横场XX自旋链中经典和量子关联的影响

借助于严格对角化方法,数值研究了具有XZY-YZX型三自旋相互作用的横场XX自旋链中经典和量子关联,讨论了三自旋相互作用对关联的影响,发现经典和量子关联在量子相变的临界点都具有奇异性.不同于横场中的量子Ising链,经典和量子关联对外场的导数没有尺寸效应.此外,在外场等于零的退化条件下,两个近邻自旋之间的总关联均分为经典和量子部分,并得到与文献一致的量子关联的行为.     

聚丁二炔(Polydiacetylene)单晶中量子成核和热成核相变过程

本文研究聚丁二炔(Polydiacetylene)中的量子成核和热成核相变过程。在从PDB相向PDA相的相变过程中。会出现一个畴壁;相反,在从PDA相向PDB相的相变过程中,会出现一个反畴壁。我们认为,畴壁的形成是一种涨落的结果;利用统计物理的方法,对两种成核过程进行了详细的讨论,发现在ETCD-PD中,主要是热成核相变;而在ETDU-PD中,主要是量子成核相变,与实验事实符合。图5,参13     

拓展的玻色—哈伯德模型中由原子对隧穿诱导的等效薛定谔猫态及其量子—经典相变（英文）

在拓展的玻色-哈伯德模型的强相互作用区域里,等效薛定谔猫态也就是宏观量子态出现了.等效薛定谔猫态是二重简并的基态,是由对隧穿引起的.本文运用有效势和周期瞬子的方法研究了两个等效薛定谔猫态和它们之间的从经典到量子行为的相变.更重要的是,通过从高阶微扰得到一阶相变的标准,我们得到了完整的相图和一阶和二阶相变的边界.然后我们研究重要相变中对隧穿的影响,在强相互作用区域里,重要相变标志了对隧穿的存在,这对有关的实验研究会有很大的帮助.     

利用量子正则系综理论研究介观电路的量子效应

利用量子正则系综理论研究了介观RLC串联电路在能量混合态下的电荷、磁通(电流)的量子涨落,得到了在能量混合态下电路的量子涨落与温度的关系.结果表明,介观RLC串联电路中的量子涨落不仅与本征频率有关,而且与温度有关;温度越高,电路中的量子噪音越大.该结论与目前采用热场动力学理论方法(TFD)所得结果相一致,量子正则系综理论的方法更易理解和应用.     

Fermi-Pasta-Ulam模型中量子涨落对包络孤子的耗散效应

本文应用含时变分法原理研究一维Fermi-Pasta-Ulam模型,链中粒子的运动方程由含时变分法原理导出,在这个半量子研究中所考虑的量子效应是量子涨落.对于单个粒子,我们采用Jackiw-Kerman波函数.研究结论表明量子涨落能够发散、模糊化甚至破坏Fermi-Pasta-Ulam模型的非线性激发:包络孤子,量子涨落效应与有效普朗克常数有准指数关系.我们进一步发现与有效普朗克常数耦合,非谐耦合强度对量子耗散有联合效应,这种特有的联合效应可能是由Fermi-Pasta-Ulam模型独特的哈密顿量所导致.     

平移压缩Fock态下无耗散介观LC电路的量子涨落

从无耗散介观LC电路体系的经典运动方程出发,研究了体系处在平移压缩Fock态时电流电压的量子涨落,结果表明：量子涨落大小只依赖于其中器件参数和压缩参量,而与平移参量无关。