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供稿、編輯：物理學(xué)院 江兆潭 編輯：新聞中心 段煉

　　在朗道關(guān)于物相的普適理論中，磁有序相由電子自旋取向的規(guī)則排列來描述。然而1987年，諾貝爾獎(jiǎng)得主P.W.Anderson提出所謂量子無序的自旋液體狀態(tài)以描述高溫超導(dǎo)母體的基態(tài)，它超出了朗道的普適理論，引起學(xué)術(shù)界極大關(guān)注。然而，在一般晶格上采用量子蒙特卡羅方法來模擬這類狀態(tài)時(shí)遭遇到所謂負(fù)符號(hào)困難，即出現(xiàn)抽樣概率為負(fù)值而使得模擬無法進(jìn)行。這個(gè)困難阻礙了該領(lǐng)域的深入發(fā)展。

　　北理工物理學(xué)院楊帆博士與清華大學(xué)姚宏博士合作，為了克服量子蒙特卡羅的負(fù)符號(hào)困難，采用了一種巧妙的數(shù)學(xué)方法將一類量子自旋液體狀態(tài)等價(jià)變換為投影的BCS狀態(tài)，其所對應(yīng)的抽樣概率恒正，從而克服了負(fù)符號(hào)問題。在此基礎(chǔ)上，他們對各種晶格上的可能狀態(tài)作了分類和系統(tǒng)深入的數(shù)值研究。結(jié)果揭示了不同晶格的幾何特征對于體系自旋關(guān)聯(lián)特性的影響的普適物理規(guī)律：在如圖（a）所示的正方和六角晶格（雙子格晶格）上的量子自旋液體態(tài)呈現(xiàn)出隨距離冪律衰減的自旋關(guān)聯(lián)函數(shù)；而在圖（b）所示的三角晶格、Kagome晶格和J1-J2晶格（非雙子格晶格）上的自旋關(guān)聯(lián)函數(shù)隨距離指數(shù)衰減。

　　量子蒙特卡羅的負(fù)符號(hào)困難是理論物理中最艱深的基本難題之一，已困擾學(xué)術(shù)界數(shù)十年。楊帆博士和姚宏博士通過巧妙的數(shù)學(xué)變換解決了在一大類非常重要的量子體系中的負(fù)符號(hào)問題，并在此基礎(chǔ)上揭示了晶格的幾何特征對于體系自旋關(guān)聯(lián)特性影響的普適物理規(guī)律。該工作由于其基礎(chǔ)性的重要意義而被Phys.Rev.Lett.109, 147209(2012) 收錄。

　　參考文獻(xiàn)：[1]. Fan Yang and Hong Yao, Phys. Rev. Lett. 109, 147209 (2012).

　　相關(guān)鏈接：http://prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i14/e147209

 （審核：姜艷）