学术预告 | 中子科学与技术中心学术报告第40期:阻挫磁体的量子退火现象
学术预告 | 中子科学与技术中心学术报告第40期:阻挫磁体的量子退火现象
主办单位:
中子科学与技术中心
广东省磁电物性分析与器件重点实验室
报告人:李岳生 教授(华中科技大学国家脉冲强磁场中心)
题目:阻挫磁体的量子退火现象
地点:南校园哲生堂307讲学厅
时间:2024年4月29日(星期一)下午14:30
主持人:王猛 教授
退火是系统自动寻找最优解(即能量最低状态,简称基态)的过程。“退火”具有广阔且重要的运用场景,尤其是复杂系统从可能解中自动找到最优解的过程,如材料高温退火,更新退火算法等。本次报告主要从原子尺度探讨磁性材料的退火现象。
常见的退火现象发生在相对高温,被称为经典退火。相对高温下,热涨落强,系统易自发从亚稳态逐渐向基态演化。而在极低温下,热涨落几乎为零,系统可能卡死在亚稳态,退火被迫终止。这时如果通过外界手段增强系统的量子涨落,引发隧穿效应,可能使得退火继续发生,这被称为量子退火。量子退火在未来量子计算和信息技术等领域具有美好应用前景。
在无明显化学无序的α-CoV2O6单晶中,铁磁(相互作用强度:J ~ 30 K)的 (Kramers Co2+) Ising自旋链通过反铁磁链间耦合形成阻挫的三角晶格。实验表明该系统在~1 K以下 (远小于J) 卡死在低磁化强度的亚稳态:在15小时的测量窗口内没有观测到任何进一步的退火现象。大尺度经典蒙卡计算表明该系统在低温下卡在拓扑的Kosterlitz-Thouless亚稳态,与实验符合。外加横向磁场,可以强制破缺系统的时间反演对称性,微弱劈开Co2+的Kramers双重简并单离子态,等效于施加一个微弱的横场(一般小于~0.1 K),但隧穿几率可以增加8个量级左右,从而诱导多体量子退火,系统迅速进入磁化强度较高的状态(更稳定)。极低温测量表明:由于量子退火效应自旋系统的弛豫时间缩短为10秒左右。施加弱横场的量子蒙卡模拟计算自然解释上述实验现象。
▲经典退火(左)和量子退火(右)示意图。
李岳生(yuesheng_li@hust.edu.cn),2009年本科毕业于湖南大学材料科学与工程学院材料物理专业。2014年博士毕业于中国人民大学物理系师从张清明教授。2016-2019年在德国奥格斯堡大学关联电子与磁性研究中心实验6组从事博士后研究工作师从Philipp Gegenwart教授。2019年至今在华中科技大学国家脉冲强磁场中心工作,2020年入选国家人才计划。研究方向是多体强关联量子磁性材料。研究手段和兴趣包括:材料生长,极低温热力学磁性、脉冲强磁场、中子散射、缪子自旋弛豫等实验测量,DMRG、精确对角化、蒙卡、第一性原理等计算模拟方法。在PRL, PRX, Nat. Comm.等期刊上发表论文30余篇,引用2175次,h-index为19。