了解致密强子物质的行为是核物理学的一个核心目标,因为它决定着超新星和中子星等天体物理物体的性质和动力学。由于量子色动力学 (QCD) 的非微扰性质,人们对这些极端条件下的强子物质知之甚少。在这里,格点 QCD 计算用于计算热力学量和 QCD 状态方程,这些方程发生在具有受控系统不确定性的广泛同位旋化学势范围内。当化学势较小时,与手性微扰理论一致。与大化学势下的微扰 QCD 进行比较,可以估计超导相中的间隙,并且该量与微扰测定结果一致。由于同位旋化学势的配分函数 μ I 限制了重子化学势的配分函数 μ B ¼ 3 μ I = 2 ,这些计算还首次在很宽的重子密度范围内对对称核物质状态方程提供了严格的非微扰 QCD 界限。
我们从理论上分析了 D + → νe + ρ ¯ K 和 D + → νe + ¯ K ∗ π 衰变,以查看检验手性微扰理论(UChPT)幺正扩展所预测的轴矢量共振 K 1 (1270) 的双极性质的可行性。事实上,在 UChPT 中,K 1 (1270) 是由矢量和伪标量介子的相互作用动态生成的,并且获得了该共振量子数的两个极点。较低质量极点主要与 K ∗ π 耦合,而较高质量极点与 ρK 耦合,因此我们可以预期,在产生机制中对这些通道有不同的权重的不同反应会增强一个或另一个极点。我们表明,D + → νe + VP 中不同的最终 VP 通道对两个极点的权重不同,这反映在最终矢量-赝标量不变质量分布的形状中。因此,我们得出结论,这些衰变适合在实验上区分预测的 K 1 (1270) 共振双极点。
EEE 434-591:工程师的量子力学 孟涛教授 本课程的内容(包括讲座和其他教学材料)均受版权保护。学生不得在课外分享,包括上传、出售或分发课程内容或在课程进行期间所做的笔记。任何课堂录音仅供参加本课程的学生在参加本课程期间使用。录音和录音摘录不得分发给他人。 课程描述:本课程的目的是加深对量子力学的理解。本课程将简要概述历史,并以波包为例介绍量子力学波函数及其概率解释。课程将介绍薛定谔波动方程,并讨论与现代电子设备相关的解决方案。将特别关注的现象之一是隧道效应,它允许电子“跨越”障碍。本课程还介绍了电子在超小型设备中遇到的电位以及有助于解释氢原子原子轨道的中心对称电位。本课程还将介绍薛定谔波动方程的近似解技术以及微扰理论,这有助于在已知电位受到微小扰动的情况下找到波动方程的解。
我们开发了一种探针-样品相互作用中有限耦合量子测温的一般微扰理论,最高可达二阶。根据假设,探针和样品处于热平衡状态,因此探针由平均力吉布斯态描述。我们证明,仅通过对探针进行局部能量测量,就可以实现最终的测温精度——耦合精度达到二阶。因此,在这种情况下,试图从相干性中提取温度信息或设计自适应方案不会带来任何实际优势。此外,我们为量子 Fisher 信息提供了一个闭式表达式,它捕捉了探针对温度变化的敏感性。最后,我们用两个简单的例子来衡量和说明我们公式的易用性。我们的形式化方法没有对动态时间尺度的分离或探针或样品的性质做出任何假设。因此,通过提供对热灵敏度和实现它的最佳测量的分析见解,我们的结果为在有限耦合效应不能忽略的装置中进行量子测温铺平了道路。
正文中显示的计算是使用 Quantum Espresso (QE) 第一性原理程序包 [ S1 , S2 ] 执行的。我们使用密度泛函理论 (DFT) 计算电子结构。使用专为处理表面科学问题而设计的 BEEF-vdW 交换关联函数 [ S3 ]。我们使用 A. dal Corso 的超软伪势 [ S4 , S5 ],动能截止为 1360 eV,电子态占有率的高斯涂抹为 0.27 eV。通过以 Γ 为中心的 12 × 12 × 1 Monkhorst-Pack (MP) 网格 [ S6 ] 对布里渊区进行采样来评估电子态和电荷密度。动力学矩阵和声子微扰势使用 QE 包的 PHonon 代码中实现的密度泛函微扰理论 (DFPT) 进行评估。具体而言,动力学矩阵和微扰势是在 Γ 中心的 6 × 6 × 1 q 网格中进行评估的。我们使用电子声子 Wannier (EPW) 代码来评估电子声子 (e-ph) 矩阵元素 [S7、S8],定义为
我们利用变分量子本征值求解器 (VQE) 探索了存在拓扑 θ 项的格子 Schwinger 模型中的一阶相变。使用两种不同的费米子离散化,即 Wilson 和交错费米子,我们开发了适用于这两种离散化的参数化模拟电路,并通过在没有噪声的情况下模拟经典的理想 VQE 优化来比较它们的性能。然后在 IBM 的超导量子硬件上准备通过经典模拟获得的状态。应用最先进的误差缓解方法,我们表明可以从量子硬件可靠地获得电场密度和粒子数,这些可观测量揭示了模型的相结构。为了研究连续外推所需的最小系统尺寸,我们使用矩阵乘积状态研究连续极限,并将我们的结果与连续质量微扰理论进行比较。我们证明,考虑附加质量重正化对于提高较小系统尺寸所能获得的精度至关重要。此外,对于我们研究的可观测量,我们观察到了普适性,并且两种费米子离散化都产生了相同的连续极限。
金红石二氧化锗 (r-GeO 2 ) 是最近预测的一种超宽带隙半导体,在高功率电子器件中具有潜在的应用,其中载流子迁移率是控制器件效率的重要材料参数。我们应用基于密度泛函和密度泛函微扰理论的第一性原理计算来研究 r-GeO 2 中的载流子-声子耦合,并预测其声子限制的电子和空穴迁移率随温度和晶体取向的变化。计算出的 300 K 下的载流子迁移率为 l elec ; ? ~ c = 244 cm 2 V 1 s 1 ,l elec ; k ~ c = 377 cm 2 V 1 s 1 ,l hole ; ? ~ c = 27 cm 2 V 1 s 1 ,和 l hole ; k ~ c = 29 cm 2 V 1 s 1 。室温下,载流子散射以低频极性光学声子模式为主。n 型 r-GeO 2 的预测 Baliga 性能系数超过了 Si、SiC、GaN 和 b -Ga 2 O 3 等几种现有半导体,证明了其在高功率电子设备中的卓越性能。
近年来,量子理论与弹性动力学(一种从现象学角度描述材料随时间变化的宏观响应的理论)之间的思想交流十分活跃。在这里,我们开辟了一条从非厄米量子力学中转移更多工具的途径。我们首先确定一维无体力弹性动力学方程与时间无关的薛定谔方程之间的异同,并找出两者等价的条件。随后,我们展示了非厄米微扰理论在确定弹性系统响应中的应用;使用量子力学方法计算具有开放边界的异质固体中的泄漏模式和能量衰减率;以及在这些组件的光谱中构建简并性。后者的结果可能具有技术意义,因为它引入了一种通过在简单的弹性系统中设计它们来利用与非厄米简并性相关的异常波动现象的方法,用于实际设备。作为此类应用的一个示例,我们展示了如何利用简并异常点附近的独特拓扑结构,将按照我们的方案设计的具有两个简并剪切状态的弹性板组件用于增强灵敏度的质量传感。
简并致密等离子体因其在现代技术和天体物理学中的重要应用而备受关注。这种等离子体在过去十年中引起了人们的极大兴趣,因为它们在半导体、金属、微电子、碳纳米管、量子点和量子阱等许多物理学领域都具有重要意义。此外,简并等离子体在聚变燃烧波的点火和传播方面表现出非常有趣的特征。在本文中,我们研究了静磁场对致密等离子体中电子能态和简并度的影响。利用微扰理论,考虑了两种情况,即强磁化电子和弱磁化电子。强磁场不会完全消除简并度,但可以降低简并度。扰动能量特征值 Δ 퐸 被计算得非常准确。此外,无论扰动态是否简并,能量 Δ 퐸 都是通过考虑轨道和自旋耦合 푊 푠 = ℵ( 푟) 㨀→ 퐿⋅ 㨀→ 푆 关于本征函数 Ψ 푛, 푙, 푚, 푚 푠 的平均值而给出的。其中㨀→ 퐿 是角动量矢量,㨀→ 푆 是电子的自旋矢量,ℵ( 푟) 是等离子体中自旋轨道耦合的能量,这在研究等离子体电子的能态和简并性时起着至关重要的作用。
在技术应用中使用新兴的二维和分层材料需要详细了解它们的化学和物理特性。在这种情况下,从头算理论方法和模拟发挥着重要作用。在这里,我旨在展示如何使用无参数原子模拟来帮助提高对新型二维材料光电特性的微观理解并预测新材料。我将展示基于多体微扰理论 (MBPT) 的从头算 DFT 和后 DFT (GW 和 BSE) 计算如何提供一个非常有用的方案来研究 i) 巨电子带隙重正化 ii) 强光物质相互作用 iii) 强束缚激子的存在,iv) 激子辐射寿命 v) 电子-声子相互作用对电子和光谱的影响,vi) 掺杂和/或分子功能化如何调整它们的光电特性。在石墨烯之后发现的 2D 材料家族中,我将重点关注那些对光电应用特别感兴趣的材料,例如过渡金属二硫属化物 (TMD) 以及 2D/层状卤化物钙钛矿。还将讨论最近提出的 MoSi2X4 家族的激子。图 1:2D 材料的平方模激子波函数