若干高能和强关联物理系统的量子模拟

各种物理参数高度可控可调的冷原子/分子系统可以模拟其他物理系统。对低维强关联电子系统的成功模拟及其由此发展出的量子模拟器被《Sciences》选为2010年十大科学进展之一。本项目旨在从理论上研究量子模拟在更广泛范围内的应用，即用于模拟一些目前人类物力、财力和技术很难达到的高能物理现象和一些强关联电子系统的物理现象。对量子模拟的定义也进行了推广，不仅仅指冷原子/分子系统，也可包含有狄拉克准电子的物理系统，例如，石墨烯及拓扑绝缘体、拓扑超导体和拓扑金属等拓扑物态。模拟的系统包括各种相对论和非相对论超对称物理系统，量子引力系统，一维严格可解系统（例如，Calogero-Sutherland模型等）。对这些系统的量子模拟，一方面有助于对于那些实验很难企及的系统的性质有所了解，另一方面，新凝聚态物质状态的出现可能带来具有新物态、新性能的材料，给材料科学和计算机科学带来革命。

该项目进行高能物理和凝聚态强关联物理系统量子模拟的理论探索。强关联模型以Kitaev-Heisenberg模型（KHM），Kitaev-Hubbard模型（KHBM）和 Haldane-Hubbard模型(HHM)为代表，都有可能在凝聚态物理系统和冷原子系统中实现。我们发现这些物理系统有丰富的相图，并且存在各种exotic的物质相，例如，stripe和zig-zag反铁磁相(KHM)，具有非阿贝尔统计准粒子激发的Kitaev自旋液体相(KHM and KHBM)，U(1)和SU(2)自旋液体相(KHM)。在HHM， 我们发现一些exotic体块集体激发，可以用于区分物理系统是否拓扑平庸。