我校物理學(xué)院、光電材料與國家重點實驗室的姚道新教授研究組最近在量子多體系統(tǒng)的量子相變研究中取得重要進展，相關(guān)成果于2018年9月12日以中山大學(xué)為第一單位發(fā)表在國際著名物理刊物Physical Review Letters。
量子相變是絕對零度下由量子漲落驅(qū)動的相變現(xiàn)象，一個d維的量子系統(tǒng)形式上可以被射到相應(yīng)的d + 1維經(jīng)典模型上，稱作量子-經(jīng)典對應(yīng)。對于二維的二聚化量子自旋系統(tǒng)，其相變普適類是否與三維經(jīng)典自旋系統(tǒng)同屬O（3）普適類存在很大的爭議。
姚道新教授研究組與合作者深入研究了二維二聚化量子自旋系統(tǒng)，通過理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發(fā)現(xiàn)在交錯狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數(shù)具有新奇的非單調(diào)尺寸標(biāo)度行為。他們通過在有限尺寸標(biāo)度理論中引入兩個驅(qū)動場，同時進行大尺寸的計算分析，成功地解釋了非單調(diào)的量子蒙特卡洛結(jié)果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統(tǒng)的相變?nèi)匀粚儆贠（3）普適類，適用于量子-經(jīng)典對應(yīng)理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個驅(qū)動場導(dǎo)致的新奇標(biāo)度行為，需要采用正確的標(biāo)度理論才會得到正確的結(jié)果。在論文中，他們還創(chuàng)造性地提出多參數(shù)聯(lián)動-高階擬合方法，能極大地提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，可以用在不同體系的數(shù)據(jù)分析中。
該研究工作由姚道新教授研究組與波士頓大學(xué)的A. W. Sandvik、北京師范大學(xué)的郭文安等合作完成，論文第一作者為中山大學(xué)博士生馬女森，姚道新教授為通訊作者，研究成果以中山大學(xué)為第一單位發(fā)表于Physical Review Letters 121, 117202 (2018)（DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.117202）。
姚道新教授研究組近年來在關(guān)聯(lián)電子體系的量子磁性領(lǐng)域中取得一系列科研成果。例如，研究了巡游電子對局域磁的影響(Phys. Rev. Lett. 115, 117001 (2015))，探索了量子自旋系統(tǒng)的虛時演化臨界動力學(xué)行為(Phys. Rev. B 96, 094304(2017))，給出了新的二維量子-經(jīng)典混合自旋系統(tǒng)的精確解和相圖(Phys. Rev. E 98, 012127 (2018))。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、廣東特支計劃百千萬工程領(lǐng)軍人才項目等的資助。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.117202
