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2020-07-31 22:43 |
中國(guó)科大在金剛石量子模擬研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、王亞等人與理論合作者北京大學(xué)劉雄軍等合作，在金剛石氮-空位（NV）色心體系的量子模擬實(shí)驗(yàn)研究方面取得新進(jìn)展。他們利用量子淬火動(dòng)力學(xué)在實(shí)驗(yàn)上模擬了凝聚態(tài)體系中尚未觀測(cè)到的三維手性拓?fù)浣^緣體，并第一次對(duì)體內(nèi)和表面的拓?fù)湮锢磉M(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)研究。該研究成果以Quantum simulation for Three-Dimensional Chiral Topological Insulator為題，發(fā)表在近期的《物理評(píng)論快報(bào)》上 [Phys. Rev. Lett. 125, 020504 (2020)]。 p NQ7uy
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凝聚態(tài)體系中拓?fù)湮锵嗟陌l(fā)現(xiàn)革新了對(duì)量子物質(zhì)基本相認(rèn)識(shí)，相關(guān)研究成為凝聚態(tài)物理的主流研究方向。拓?fù)洳牧系幕咎匦允窃隗w內(nèi)具有非平凡拓?fù)洌吔鐒t出現(xiàn)和體拓?fù)湎鄬?duì)應(yīng)的邊界態(tài)。在過(guò)去的十多年里，人們?cè)趯ふ倚缕嫱負(fù)湮镔|(zhì)方面取得了大量突破，發(fā)現(xiàn)了諸多新的拓?fù)湎�，如量子霍爾效�?yīng)、對(duì)稱(chēng)保護(hù)的拓?fù)浣^緣體、拓?fù)浒虢饘佟⑼負(fù)涑瑢?dǎo)體等。盡管如此，在理論預(yù)言的眾多拓?fù)湎嘀�，目前仍只有很小的一部分在凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)中被觀察到。量子模擬作為一種前沿的技術(shù)，可以超越真實(shí)體系所受的限制，為探索和研究各種奇異的量子物相提供了一種強(qiáng)有力的手段。諸多拓?fù)湮锢碓诟鞣N量子模擬器上成功實(shí)現(xiàn)，包括二維Haldane模型、自旋軌道耦合下的量子反�；魻栃�(yīng)最小模型、一維手性拓?fù)湎嗪腿S半金屬等。通常量子模擬器上只能模擬拓?fù)潴w態(tài)或者邊界態(tài)，但無(wú)法做到同時(shí)模擬體內(nèi)和邊界，進(jìn)而準(zhǔn)確研究體-邊對(duì)應(yīng)。 xf7YIhL^*
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最近北京大學(xué)劉雄軍教授組提出了平衡態(tài)拓?fù)湮锵嗟膭?dòng)力學(xué)表征理論 [Science Bull. 63, 1385 (2018)]，可以在動(dòng)量空間得到普適的體-面（能帶反轉(zhuǎn)面）對(duì)應(yīng)，類(lèi)同于拓?fù)湎嘣趯?shí)空間的體-邊對(duì)應(yīng)，為基于量子模擬研究拓?fù)湮镄蕴峁┝死碚摶A(chǔ)。隨后，中科大杜江峰院士和王亞教授等利用金剛石氮-空位缺陷自旋體系首先在二維拓?fù)潴w系上實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了該動(dòng)力學(xué)體-邊對(duì)應(yīng)關(guān)系[Phys. Rev. A 100, 052338 (2019)]。 a\,V>}e
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