量子点结构中PT对称的非厄米量子干涉和强关联效应

Non-Hermitian systems with the PT symmetry have gradually become a research hotspot in the field of quantum physics due to the existence of entirely real spectra. Quantum dots are typical quantum systems, which contain abundant quantum interference and strong correlation effects, and have important application value. If the PT-symmetric non-Hermitian mechanism is introduced into the quantum-dot systems, the energy levels and the eigenstates will exhibit new properties, thus quantum interference and strong correlation effects will be changed effectively. Related experimental reports have confirmed that in optics, not only the PT-symmetric non-Hermitian environment can be achieved, but also various traditional mesoscopic systems can be equivalently realized. Inspired by this, in this project we would like to pay attention to the PT-symmetric non-Hermitian quantum-dot systems, and investigate the quantum transport properties in them. Our purpose is to reveal the relationship between several typical quantum interference effects and PT-symmetry non-Hermitian mechanisms, and also clarify the expression of PT-symmetric non-Hermitian strong correlation effects and their special phase transition behaviors. It is believed that the research results can not only enrich PT symmetric quantum physics and traditional strong correlation effects, but also provide valuable theoretical information for both the related experimental research and possible device applications.

满足PT对称的非厄米系统由于能出现实的本征能谱而逐渐成为量子物理领域的研究热点。量子点是一种典型的量子体系，包含丰富的量子干涉和强关联效应，同时具有重要应用价值。如果在量子点体系中引入PT对称的非厄米机制，能级和本征态将分别表现出新的性质，从而有效改变量子点体系中量子干涉和强关联效应。相关实验报道证实，在光学上不但可以成就PT对称的非厄米环境，而且能够等效实现各种传统的介观体系。受此启发，本项目拟选择PT对称的非厄米量子点体系作为研究对象，从理论上考察其中的量子输运特性，揭示几种典型量子干涉效应与PT对称、非厄米之间的关系，并明确PT对称的非厄米强关联效应的表现形式和特殊相变行为。相信研究结果不但能丰富PT对称的量子物理和传统的强关联效应，而且能为相关的实验研究以及可能的器件应用提供有价值的理论信息。

PT对称的非厄米哈密顿量存在实数本征值的特性使得研究者能够准确把握一类开放体系的性质。因此，这一概念一经提出就备受瞩目。而且，光学实验不但可以成就PT对称的非厄米环境，也能等效实现各种量子体系。受此激励，具有PT对称非厄米哈密顿量的体系成为量子物理领域的研究热点。可以肯定，要想深入了解这类体系的物理性质，就必须对量子输运行为进行研究，并为相关的实验开展和器件开发提供理论支持。.本项目对PT对称的非厄米量子点体系的输运性质开展了一系列研究，澄清了量子干涉效应主导的典型量子输运现象，如：反共振、AB效应、Fano效应、退耦合态等。发现PT对称的非厄米机制不但能够有效改变量子点体系的能级分布，而且能够修改波函数的基本性质，导致量子干涉的方式发生重要改变。另一方面，不同的PT对称非厄米机制以及量子点分子与外终端的多种耦合方式也会导致诸多有趣的量子输运结果。例如，PT对称复势能和PT对称复耦合系数的共同影响均可诱导量子输运过程中的Fano效应，但是呈现出完全不同的特征，主要表现为Fano线型的不同以及参数变化过程中Fano线型的演化方式不同。如果PT复势能和复耦合系数共存，将更有效地实现Fano效应。此外，发现几种拓扑量子体系中，非厄米因素的引入能够有效引起拓扑相变和新的边缘态，从而为量子体系中实现有效的物态调控提供了新思路。.总之，通过完成本项目的研究，明确了量子干涉效应与PT对称和非厄米机制在调控量子输运现象方面的竞争合作关系，丰富了PT对称的非厄米量子物理内涵；阐明了量子干涉效应对复杂量子点体系中电子关联效应的具体影响效果，得到了高阶近藤效应的发生条件，达到了研究预期效果；澄清了拓扑量子体系中由非厄米机制导致的相变和新型边缘态的特性，为实验工作的深入推进提供了更多理论支撑。