拓扑与动力学量子相变研究

20250307

科学研究和技术服务业

该课题属于基础理论研究，在量子系统模拟和量子计算方面取得了一定的成果。已初步建立起具有高性能计算能力的密度矩阵重整群和转移矩阵重整化群的计算程序，能够满足一维及准一维量子系统的模拟计算，实现对量子系统的物性研究及量子特性的计算分析。同时针对量子相变判定，我们提出了高效、普适的量子相变识别工具，其对抗温度和测量干扰的鲁棒性，使其具有实验意义，有望在量子相变实验方法和仪器开发上得到转化和实现。

暂无转化合作需求

可国（境）内外转让

有望为国内各高校和研究所量子体系模拟计算方向提供计算支持和服务，或着量子模拟计算和量子相变探测的软件开发合作提供理论技术支持，以及为量子模拟、量子测量等相关实验平台的建设和开发提供理论参考和支持。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

从量子信息角度研究量子相变，避开了传统方法中需要事先了解体系对称性信息的困难，其简洁性使其得到广泛关注和快速发展，同时因实验上发现无法用朗道对称性破却理论解释的量子相变，用只有量子体系才具有的量子纠缠等量子效应，来全面刻画量子相变这一量子现象，被认为是一个终极可行的方案。一旦突破，不仅对量子相变理论的完善是一个质的飞跃，同时对量子性的认识和开发也会产生深远影响，但该基础性研究虽然极其重要但却困难重重。本课题中我们针对该方向上的存在的几个关键科学问题开展研究，内容包括拓朴相的确定与探测、高效普适探测工具的开发，以及非朗道型量子相变的微观机理探究；通过系统研究，我们在这几个关键问题上取得了一定的突破，我们获得了一种高效普适的量子相变探测工具，相较于目前已知各判据具有明显的普适性及抗干扰性，是目前量子相变研究已知的最优工具。基于量子淬火，构建了一种新的动力学方法来探测拓扑量子相的方法。我们的结果完善量子相变的量子信息学研究方法，为新的统一的相变理论范式建立提供理论支持。