项目名称: 拓扑量子态中缺陷的物理性质及其调控

项目编号: No.11474025

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 寇谡鹏

作者单位: 北京师范大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 该项目的研究目标是系统化地认识拓扑量子态中缺陷的物理性质。我们将从典型的拓扑量子态(关联拓扑绝缘体、拓扑超导体、格点拓扑序…)出发研究缺陷诱导的新奇量子态, 分析对称性(如平移对称性、中心对称性、空间转动不变性等)对缺陷态的影响,研究关联效应及其拓扑属性(拓扑量子数、统计、局域束缚态等)。在深入认识单个缺陷态的基础上,研究多缺陷(尤其是周期性缺陷阵列)问题,包括缺陷态之间的量子干涉效应以及缺陷诱导的有序态,解释与之相关的凝聚态物理实验现象,并预言新的物理效应。最后,对于凝聚态物理中尚无相应体系的物理模型,我们将基于冷原子技术,设计实验方案。最终,我们通过对缺陷态的量子调控,提出现实可行的的普适拓扑量子计算方案。

中文关键词: 拓扑绝缘体;拓扑超导体;晶格缺陷;光晶格;量子调控

英文摘要: In this project, we will systematically study the properties of the defects in different topological states. We will start from the typical topological states (correlated topological insulators, topological superconductors, topological orders on lattice) to learn the quantum exotic states induced by the defects, analyze the effect from the symmetries (such as the translation symmetry, the inverse symmetry, the rotation symmetry, ...) on the defect-states, and then study the effect from the correlation and their topological properties (topological numbers, statistics, localized bound states, ...). Based on the acknowledge on the single defect in topological states, we will study the cases of multi-defect (particularly, the super-lattice of defects), including the quantum coherence effect between different defects and the possible induced quantum exotic states, then explain the relevant experiments and predict the new quantum effects. For the models that people cannot realize in condensed matter physics, we will design the setup based on the optical lattices in cold atoms. Finally we will propose the realistic approach to realize universal topological quantum computation via defect-induced quantum states.

英文关键词: topological insulator;topological superconductor;lattice defect;optical lattice;quantum munipulation

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