我校物理學(xué)院、光電材料與國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的姚道新教授研究組最近在量子多體系統(tǒng)的量子相變研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果于2018年9月12日以中山大學(xué)為第一單位發(fā)表在國(guó)際著名物理刊物Physical Review Letters。
量子相變是絕對(duì)零度下由量子漲落驅(qū)動(dòng)的相變現(xiàn)象，一個(gè)d維的量子系統(tǒng)形式上可以被射到相應(yīng)的d + 1維經(jīng)典模型上，稱(chēng)作量子-經(jīng)典對(duì)應(yīng)。對(duì)于二維的二聚化量子自旋系統(tǒng)，其相變普適類(lèi)是否與三維經(jīng)典自旋系統(tǒng)同屬O（3）普適類(lèi)存在很大的爭(zhēng)議。
姚道新教授研究組與合作者深入研究了二維二聚化量子自旋系統(tǒng)，通過(guò)理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發(fā)現(xiàn)在交錯(cuò)狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數(shù)具有新奇的非單調(diào)尺寸標(biāo)度行為。他們通過(guò)在有限尺寸標(biāo)度理論中引入兩個(gè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)，同時(shí)進(jìn)行大尺寸的計(jì)算分析，成功地解釋了非單調(diào)的量子蒙特卡洛結(jié)果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統(tǒng)的相變?nèi)匀粚儆贠（3）普適類(lèi)，適用于量子-經(jīng)典對(duì)應(yīng)理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個(gè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)導(dǎo)致的新奇標(biāo)度行為，需要采用正確的標(biāo)度理論才會(huì)得到正確的結(jié)果。在論文中，他們還創(chuàng)造性地提出多參數(shù)聯(lián)動(dòng)-高階擬合方法，能極大地提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，可以用在不同體系的數(shù)據(jù)分析中。
該研究工作由姚道新教授研究組與波士頓大學(xué)的A. W. Sandvik、北京師范大學(xué)的郭文安等合作完成，論文第一作者為中山大學(xué)博士生馬女森，姚道新教授為通訊作者，研究成果以中山大學(xué)為第一單位發(fā)表于Physical Review Letters 121, 117202 (2018)（DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.117202）。
姚道新教授研究組近年來(lái)在關(guān)聯(lián)電子體系的量子磁性領(lǐng)域中取得一系列科研成果。例如，研究了巡游電子對(duì)局域磁的影響(Phys. Rev. Lett. 115, 117001 (2015))，探索了量子自旋系統(tǒng)的虛時(shí)演化臨界動(dòng)力學(xué)行為(Phys. Rev. B 96, 094304(2017))，給出了新的二維量子-經(jīng)典混合自旋系統(tǒng)的精確解和相圖(Phys. Rev. E 98, 012127 (2018))。
上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東特支計(jì)劃百千萬(wàn)工程領(lǐng)軍人才項(xiàng)目等的資助。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.117202
