中等强度关联电子系统中的新奇量子态

该项目的研究目标是系统化的认识中等强度关联电子系统。我们将从典型的模型（Hubbard模型、Kane-Mele模型、Haldane模型…）出发建立一套系统化的技术来研究其新奇量子态的物理属性（整体相图、拓扑元激发、集体元激发、边缘态等）,分析其对称性（整体对称性、规范对称性和投影的对称群）、及其它拓扑性质(基态简并、非局域序参量等)。在深入认识该系统物理属性的基础上，研究其相关物理性质，包括电子分数化、基态的量子纠缠、及其量子相变和量子临界现象，以解释和中等强度关联电子系统相关的凝聚态物理实验现象，并预言新的物理效应。最后，对于在凝聚态物理中尚无相应体系的物理模型，我们将基于冷原子技术，设计可行的实验方案验证理论预言。

申请人在强关联电子系统、拓扑量子态等研究领域中取得了一系列创造性的成果，在国际、国内重要期刊发表论文20余篇，其中美国物理评论快报 (PRL) 1篇、美国物理评论 (PR) 9篇、欧洲物理快报 (EPL) 4篇。同时，在此期间还培养了四名博士研究生、七名硕士研究生。2012年获得北京科技论文三等奖。我们系统地研究了中等强度关联电子系统新奇量子态。..具体地，我们基于典型的格点模型，包括Hubbard模型、Kane-mele模型、Haldane模型等出发，和系统化的技术来认识了这些模型在中等强度关联区间的新奇量子态的物理属性。我们发现了一系列新奇量子态，包括复合自旋液体态、Z2拓扑超流态、量子相位液体、手征拓扑超导体、亚铁磁序态等，在深入认识该系统物理属性的基础上，研究其相关物理性质，包括电子分数化、基态的量子纠缠、及其量子相变和量子临界现象，并预言了相应新奇量子态的物理效应。我们对于在凝聚态物理中尚无相应体系的物理模型，基于冷原子技术，设计可行的实验方案验证理论预言，尤其是模拟了冷原子光晶格位错的拓扑性质。基于的冷原子光晶格位错，我们还设计了普适拓扑量子计算和普适费米计算的方案。