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物理学院量子物理研究团队张禧征在《Physical Review B》上发文提出了探测莫特绝缘到超流相变的新方案


發布時間:2021-09-09

 物理與材料科學學院量子物理研究團隊張禧征在《Physical Review B》上發表論文“Probing the superfluid-insulator phase transition by a non-Hermitian external field”,論文基于臨界外場提出了莫特絕緣到超流相變的探測方案。

莫特絕緣到超流量子相變是強關聯體系中的一個重要量子現象。由粒子間相互作用所誘導的莫特絕緣體可以通過增強近鄰格位的粒子隧穿效應來改變其輸運性質,這種由相互作用以及動能競爭所引起的物質相的轉變以能隙的消失與否作爲判斷該轉變的臨界點。該特性適用于多種物理體系。近些年隨著物理技術在光晶格超冷原子體系以及微腔體系的進步,該相變得以在上述體系中被觀測到。然而在實驗中絕對的零溫是不可達到的,微小的熱漲落通常會改變量子臨界點,因此人們需要發展新的探測方案,能夠精確的捕獲體系發生量子相變的臨界點。在該工作中,我們引入特殊形式的臨界外磁場,該磁場可以將簡並態合並,並誘導簡並態丟失非合並態的信息。通過Uhlmann保真度,我們發現其最終的穩態值在超流相時變爲0,而在莫特絕緣相時爲1,該特征免疫于微小的熱漲落,因此其可以在實驗上被用作探測莫特絕緣到超流的量子相變。我們將該理論應用到Bose-Hubbard以及 Jaynes-Cummings-Hubbard模型中,理論計算表明該方案可以很好的預測系統的量子臨界點。

該工作近期被美國物理學會學術期刊《Physical Review B》接收發表[Phys. Rev. B 104,094301(2021)]。亿万彩票副教授張禧征爲第一作者,南開大學教授宋智爲論文的通訊作者。該成果得到了國家自然科學基金面上項目的資助(1197516611874225)。

論文鏈接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.104.094301


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