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1、北京理工大学物理学院物理学院青年教师杨帆在量子磁性研究方面获得新打破朗道对于相变的广泛性理论以为自然界丰富多彩的物态（相）在物理上发源于对称性自觉破缺，即高温高能的对称相在低温低能下会自觉破缺到拥有不一样对称性的有序相，进而形成不一样的物态。表此刻磁有序(铁磁、反铁磁、亚铁磁等)问题上，它表现为自旋旋转对称性的自觉破缺。往常采纳各样晶格上的海森伯自旋模型来对量子磁性睁开研究，它是近来几年来凝集态理论方面的一个特别重要的研究领域。诺贝尔奖得主、普林斯顿大学的P.W.Anderson教授在八十年月中期提出所谓量子自旋液体状态，以描绘高温超导体在未混杂时的母体资料的基态。这种状态作为晶格上自旋1/2
2、海森伯模型的变分基态，其奇怪性和重要性在于该类状态未损坏任何对称性，因此不可以合并到朗道对于物相的一般性理论中。共振价键态（ResonantValenceBond(RVB)）是量子自旋液体状态的一种表示。该状态由在给定晶格上全部可能的价键态的等权量子叠加而形成。如图（1）所示，实线和虚线描绘的是二个价键态，此中每个价键态由很多近来邻价键连乘获得。此中每个价键表示由二个近邻的1/2自旋形成的单态。每个价键态中全部价键形成特定晶格的一个完整覆盖。RVB状态一经提出，就遇到宽泛关注（相应论文引用在6000次以上），它当前是高温超导母体基态的最被接受的可能状态。但是对于不一样晶格上RVB状态的研究，当
3、前还没有深入进行，其主要在于二方面：第一在分析上没方法对其做研究，其次在数值上往常采纳的Monte-Carlo方法在办理这种问题时遭碰到所谓的负符号困难，即出现抽样概率为负值而没法顺利进行。但是近期的一系列其余数值研究（DMRG、TRG）结果启迪我们，在一些阻挫晶格，如Kagome晶格、J1-J2晶格上的自旋1/2海森伯模型的基态很可能与这种RVB量子状态相关。这激励人们对RVB状态睁开深入研究。图（1）RVB状态表示图。为了战胜在对RVB状态作Monte-Carlo研究时所出现的负符号问题，北京理工大学物理学院杨帆博士与清华大学姚宏博士合作，采纳了一种奇妙的数学方法将RVB状态等价变换为单占
4、居投影的BCS状态，其量子波函数能够方便的用某种Slater-队列式来表示，其所对应的Monte-Carlo抽样概率恒正，进而战胜了所谓负符号问题。这使得对于这一大类波函数的数值研究成为可能，在理论上【科研进展简报第1期，2012年10月28日】1极其重要。在此基础上，杨帆和姚宏对各样晶格上的可能RVB状态作了分类，并做了系统深入的Monte-Carlo计算。杨帆和姚宏工作的主结论在于说了然不一样晶格的几何特点对于系统自旋关系特征的影响。往常晶格分为二大类。一类为双子格（bipartite）晶格，如图（2a）所示的正方和六角晶格均为双子格晶格。这种晶格的特点在于可二分为A、B二套子晶格。只有在
5、不一样套子格之间有键连结，同套之间无键连结。另一类为非双子格晶格（也叫阻挫晶格），如图（2b）所示的三角晶格、Kagome晶格和J1-J2晶格。在这些阻挫晶格中，没法区分出A、B二套子格以使得只有二套子格之间有键连结而同套内部无键连结。杨帆和姚宏经过全面深入系统的Monte-Carlo计算而获得以下重要结论：对于双子格晶格上的RVB状态，其自旋-自旋关系函数SiSj随距离|ij|增加呈指数衰减，而自旋对-自旋对关系SiSiSjSj随距离|ij|增加则呈幂律衰减。这表示在该基态上存在着大批无能隙的激发。在物理上这些激发反应了低能衍生规范场的U(1)相位涨落。这些无能隙的的RVB状态是临界的，略微
6、扰动便会蜕变成Neel-态。而对于阻挫晶格上的RVB状态，其自旋-自旋关系函数与自旋对-自旋对关系随距离增加均呈指数衰减。这表示在该基态上的激发是有能隙的，也表示了这种晶格上的RVB状态的稳固性，与近来其余数值计算结果相符合。在物理上，它反应了低能衍生规范场的Z（2）规范构造。图（2）：双子格晶格（a）与非双子格晶格（b）量子蒙特卡罗的负符号困难是凝集态理论中最重要、最艰深的难题之一，已困扰学术界数十年。杨帆和姚宏经过奇妙的数学变换解决了在一类特别重要的量子系统中的负符号问题，并在此基础上获得一系列重要研究结果,是该领域的一个重要进展。此工作已发布在国际物理学顶级期刊Phys.Rev.Lett
7、.109,147209(2012)。参照文件：FanYangandHongYao,Phys.Rev.Lett.109,147209(2012).内容总结（1）北京理工大学物理学院物理学院青年教师杨帆在量子磁性研究方面获得新打破朗道对于相变的广泛性理论以为自然界丰富多彩的物态（相）在物理上发源于对称性自觉破缺，即高温高能的对称相在低温低能下会自觉破缺到拥有不一样对称性的有序相，进而形成不一样的物态（2）如图（1）所示，实线和虚线描绘的是二个价键态，此中每个价键态由很多近来邻价键连乘获得（3）这激励人们对RVB状态睁开深入研究内容总结（1）北京理工大学物理学院物理学院青年教师杨帆在量子磁性研究方面获得新打破朗道对于相变的广泛性理论以为自然界丰富多彩的物态（相）在物理上发源于对称性自觉破缺，即高温高能的对称相在低温低能下会自觉破缺到拥有不一样对称性的有序相，进而形成不一样的物态（2）如图（1）所示，实线和虚线描绘的是二个价键态，此中每个价键态由很多近来邻价键连乘获得（3）这激励人们对RVB状态睁开深入研究
