北理工物理學院楊帆博士在量子磁性研究方面獲得新突破
發(fā)布日期：2012-10-30 閱讀次數(shù)：
供稿、編輯：物理學院 江兆潭 編輯：新聞中心 段煉
在朗道關(guān)于物相的普適理論中，磁有序相由電子自旋取向的規(guī)則排列來描述。然而1987年，諾貝爾獎得主P.W.Anderson提出所謂量子無序的自旋液體狀態(tài)以描述高溫超導母體的基態(tài)，它超出了朗道的普適理論，引起學術(shù)界極大關(guān)注。然而，在一般晶格上采用量子蒙特卡羅方法來模擬這類狀態(tài)時遭遇到所謂負符號困難，即出現(xiàn)抽樣概率為負值而使得模擬無法進行。這個困難阻礙了該領(lǐng)域的深入發(fā)展。
北理工物理學院楊帆博士與清華大學姚宏博士合作，為了克服量子蒙特卡羅的負符號困難，采用了一種巧妙的數(shù)學方法將一類量子自旋液體狀態(tài)等價變換為投影的BCS狀態(tài)，其所對應的抽樣概率恒正，從而克服了負符號問題。在此基礎(chǔ)上，他們對各種晶格上的可能狀態(tài)作了分類和系統(tǒng)深入的數(shù)值研究。結(jié)果揭示了不同晶格的幾何特征對于體系自旋關(guān)聯(lián)特性的影響的普適物理規(guī)律：在如圖（a）所示的正方和六角晶格（雙子格晶格）上的量子自旋液體態(tài)呈現(xiàn)出隨距離冪律衰減的自旋關(guān)聯(lián)函數(shù)；而在圖（b）所示的三角晶格、Kagome晶格和J1-J2晶格（非雙子格晶格）上的自旋關(guān)聯(lián)函數(shù)隨距離指數(shù)衰減。
量子蒙特卡羅的負符號困難是理論物理中最艱深的基本難題之一，已困擾學術(shù)界數(shù)十年。楊帆博士和姚宏博士通過巧妙的數(shù)學變換解決了在一大類非常重要的量子體系中的負符號問題，并在此基礎(chǔ)上揭示了晶格的幾何特征對于體系自旋關(guān)聯(lián)特性影響的普適物理規(guī)律。該工作由于其基礎(chǔ)性的重要意義而被Phys.Rev.Lett.109, 147209(2012) 收錄。
參考文獻：[1]. Fan Yang and Hong Yao, Phys. Rev. Lett. 109, 147209 (2012).
相關(guān)鏈接：http://prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i14/e147209
（審核：姜艷）
