量子霍耳效应体系拓扑序和拓扑量子数的理论研究

本项目着眼于凝聚态物理的基础理论，主要研究分数量子霍耳效应的拓扑序和边缘态激发，以及拓扑量子数在分数量子霍耳效应和相关电子和自旋体系中的应用。具体研究内容包括杂质和二维电子气层厚对不同填充因子的分数量子霍耳态的基态和迁移能隙的影响，长程相互作用和边缘束缚势对分数量子霍耳系统的边缘态和边缘隧穿的普适性的影响，不同朗道能级半填充的电子态的费米流体行为和费米面几何的稳定性，掺杂超导系统的自旋量子霍耳效应和相变，以及有自旋－轨道耦合的电子系统中的自旋流和自旋霍耳效应。本项目研究凝聚态物理的前沿领域，尤其是强关联体系中无法用传统的对称性、量子数和序参量来描述的各种量子相和量子相变，及其特有的拓扑序和随之而来的基态兼并、分数统计和边缘态激发。此项研究结合大规模数值计算、模拟和解析分析，不仅将回答近年来实验提出的疑问，更对探索凝聚态物理基础理论的发展有重大意义。