Dynamics of One-dimensional Quantum Systems

Dynamics of One-dimensional Quantum Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Kuramoto, Yoshio/ Kato, Yusuke
出品人:
页数:486
译者:
出版时间:2009-8
价格:$ 176.28
装帧:
isbn号码:9780521815987
丛书系列:
图书标签:
  • Physics
  • Math
  • 量子力学
  • 一维系统
  • 量子动力学
  • 固体物理
  • 凝聚态物理
  • 量子输运
  • 拓扑绝缘体
  • 量子点
  • 低维物理
  • 散射理论
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具体描述

One-dimensional quantum systems show fascinating properties beyond the scope of the mean-field approximation. However, the complicated mathematics involved is a high barrier to non-specialists. Written for graduate students and researchers new to the field, this book is a self-contained account of how to derive the exotic quasi-particle picture from the exact solution of models with inverse-square interparticle interactions. The book provides readers with an intuitive understanding of exact dynamical properties in terms of exotic quasi-particles which are neither bosons nor fermions. Powerful concepts, such as the Yangian symmetry in the Sutherland model and its lattice versions, are explained. A self-contained account of non-symmetric and symmetric Jack polynomials is also given. Derivations of dynamics are made easier, and are more concise than in the original papers, so readers can learn the physics of one-dimensional quantum systems through the simplest model.

固体中磁性与电子输运的统一图景:从微观相互作用到宏观效应的跨越 本书旨在为物理学研究人员、高级研究生以及对凝聚态物理前沿课题感兴趣的工程师提供一个全面而深入的视角,探讨在强关联、低维或特定几何结构下,磁性现象与电子输运特性之间复杂而深刻的内在联系。本书聚焦于超越传统独立电子模型和平均场近似的体系,深入剖析多体量子效应如何塑造材料的电学和磁学响应。 第一部分:低维与受限环境中的基本理论框架 本部分首先回顾并拓展了理解电子行为的必要理论工具。不同于处理三维体相材料的成熟方法,我们着重探讨了在准一维(如纳米线、碳纳米管)和二维(如石墨烯、过渡金属硫化物)系统中,边界条件、量子尺寸效应以及强隧穿耦合如何改变电子的能带结构和相互作用强度。 量子化电导与边界效应: 我们将详细分析在强耦合或极小尺寸限制下,Landauer-Büttiker公式的适用范围及其局限性。重点讨论了缺陷、杂质以及界面散射对电荷和自旋波导特性的影响,特别是弹道输运与局域化之间的临界点。 强关联体系的有效场论: 鉴于传统哈密顿量难以解析处理,本书引入了Hubbard 模型和t-J 模型的变分和重整化群(RG)方法。我们将详细阐述如何通过引入自旋波函数和荷载子的概念,将电子的强关联动力学转化为可处理的有效模型,特别是在低能激发下的行为。 自旋-轨道耦合(SOC)的拓扑影响: 本章深入探讨了在强自旋-轨道耦合作用下,时间反演对称性破缺如何导致拓扑非平庸的能带结构。我们将考察 Rashba 效应和 Dresselhaus 效应在纳米尺度器件中的实际体现,以及它们如何通过电子的轨道运动影响磁矩的排列。 第二部分:自旋与电荷的协同动力学 本部分是全书的核心,聚焦于如何利用电场或磁场调控电子的自旋状态,以及自旋涨落如何反馈影响电荷的传输效率。 自旋泵浦与逆霍尔效应的精细测量: 我们详细考察了 非对易自旋流 产生的物理机制。包括对自旋霍尔效应(SHE)和逆自旋霍尔效应(ISHE)的定量分析,强调了材料的原子结构、晶格振动(声子)以及电子自旋弛豫时间在决定转换效率中的关键作用。我们将讨论如何通过设计特定的重金属/铁磁体异质结来最大化自旋泵浦的功率。 磁振子-电子耦合: 磁振子作为集体自旋激发模式,是信息传输的潜在载体。本章分析了电子与磁振子之间的耦合机制,特别是反斯托克斯散射在激发高能磁振子中的作用。我们将通过 玻尔兹曼方程 的框架,研究磁振子散射对电荷迁移率的抑制或增强效应,特别是在磁性半导体和铁磁绝缘体中。 电荷密度波(CDW)与磁性的共存: 在某些低维材料中,电子的集体有序态(如CDW)与磁性之间存在竞争或协同。本书探讨了 CDW 形成如何“冻结”某些电子自由度,从而影响局部磁矩的动态响应。我们将利用隧道势垒模型来解释在相变温度附近观测到的电阻和磁化率的奇异行为。 第三部分:非平衡态下的强耦合现象与应用展望 本部分将视角转向在外部激励下,系统偏离热力学平衡时的复杂行为,并探讨这些现象在新型器件中的潜在应用。 超快动力学与太赫兹响应: 面对超快信息处理的需求,我们分析了当激光脉冲强度足够高时,电子系统如何快速弛豫或进入非平衡态。重点讨论了光诱导的磁相变,即通过光激发载流子,实现对磁耦合的瞬时调控。我们将引入时间分辨的X射线磁二向色性(XMCD)作为主要的探测工具。 巨磁阻效应(GMR)与隧道磁阻效应(TMR)的量子限制: 传统 GMR 和 TMR 依赖于宏观的磁层堆叠。本书深入分析了在单分子尺度或量子点结构中,由于量子隧穿导致的磁阻效应。我们将使用非微扰的Keldysh场论来描述电子在磁性势垒中的传输,揭示其与传统半导体结的本质区别。 自旋电子学中的拓扑绝缘体: 拓扑绝缘体表面态的独特狄拉克锥结构为设计无损耗自旋输运提供了新途径。本章讨论了如何利用拓扑表面态与铁磁层耦合,实现高效的自旋注入和自旋存储。重点分析了在温度依赖性驱动下的拓扑-磁性态的混合激发。 本书的叙述风格力求严谨且富有启发性,大量引用了近期实验和理论研究的最新进展,旨在提供一个扎实的理论基础,同时激发读者探索尚未完全理解的物理边界。通过整合量子力学、统计物理和材料科学的视角,本书期望为读者描绘出一幅从原子尺度到器件性能的完整、统一的图景。

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用户评价

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我是一名对新兴的量子材料领域充满好奇的研究者,最近在阅读文献时多次注意到《Dynamics of One-dimensional Quantum Systems》这本书的名字。虽然我尚未有机会细读,但从书名可以预见,它一定是一本聚焦于量子系统在单一维度下随时间演化规律的深度论述。我猜测,书中很可能会从基本原理出发,逐步深入到描述一维系统中集体激发和准粒子的理论。这通常涉及到大量的数学工具,例如群论、量子场论,以及可能存在的格点模型分析。我尤其感兴趣的是,书中会如何解释在一维限制下,量子系统的某些特性会发生根本性的改变,例如可能出现的“非费米液体”行为,或者具有特殊统计性质的准粒子。这些现象在理解一些奇特的量子态,比如某些一维超导体或磁性材料的性质时至关重要。我希望书中能够提供对这些概念的清晰、直观的解释,并可能通过引入一些有效的计算方法来展示如何研究这些动力学过程。例如,可能会介绍如何利用量子蒙特卡罗方法,或者更先进的张量网络算法来模拟一维系统的演化。对于实验科学家而言,对一维量子体系的动力学行为有深刻的理解,对于设计和解读实验结果至关重要,因为许多实验平台(如碳纳米管、一维纳米线)都试图实现和探测这类系统。因此,我期待这本书能够提供理论上的深入洞见,并可能启发新的实验研究方向。

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作为一名对量子计算和拓扑物态充满好奇的学习者,我最近接触到《Dynamics of One-dimensional Quantum Systems》这本书的书名,并产生了浓厚的兴趣。尽管我尚未能仔细阅读其内容,但仅从书名便能推测出其可能涵盖的丰富主题。我设想本书大概率会深入探讨如何在最基础的维度上,即一维空间中,理解和模拟量子系统的演化。这通常意味着需要引入一些先进的理论框架,比如量子场论的手段,或者利用特殊的数学工具来处理多体相互作用。我特别期待书中对某些“奇异”的一维现象的解释,例如可能存在的准粒子概念,或者量子相变的一维表现形式。这些现象在理解高温超导、量子霍尔效应等复杂量子物质的内在机制时起着至关重要的作用。另外,我猜测书中可能会涉及如何通过引入特定的守恒律或对称性来简化复杂系统,从而获得可解的模型。例如,利用Bethe ansatz方法来精确求解一些一维模型,这在理论物理中是具有里程碑意义的成就。我希望书中能够清晰地阐述这些方法的数学原理和应用范围,并可能通过一些具体的例子来展示其强大之处。此外,对于实验物理学家而言,了解一维量子系统的动态演化也至关重要,因为许多实验技术(如量子点、冷原子实验)都试图构建和探测一维的量子体系。因此,我期望这本书能够提供理论与实验相结合的视角,帮助读者建立起一个全面而深刻的理解。

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我是一名热衷于探索复杂系统理论的研究生,最近偶然发现了《Dynamics of One-dimensional Quantum Systems》这本书,虽然我还没来得及翻阅,但它所揭示的主题——一维量子系统的动力学——立刻引起了我极大的关注。我猜想,这本书很可能是一份详尽的理论指南,深入剖析了量子粒子在单一维度上如何相互作用并随时间演变。我推测书中会系统地介绍描述这些现象所必需的数学框架,比如量子统计力学、微扰论,以及可能存在的非微扰方法。我很想知道书中是如何处理多体纠缠和相干性在一维系统中的特殊表现。这通常是理解诸如量子自旋链、一维导体中的电子行为等关键问题的核心。我特别期待看到书中对某些具有代表性的一维量子模型的详细分析,例如可能涵盖的Heisenberg模型、Ising模型,或者与Luttinger液体理论相关的讨论。这些模型不仅是一维量子物理的基石,也是研究量子相变、拓扑序等前沿概念的重要平台。此外,研究动力学演化离不开对时间演化算符的理解,以及如何通过近似方法来近似求解薛纳方程。我希望书中能够提供关于这些计算技术的清晰讲解,可能还会包含一些数值模拟的介绍,以便读者能够将理论知识应用于实际问题。总而言之,我认为这本书很可能是一部关于一维量子系统动力学理论的权威性著作,它将为我们揭示隐藏在最简单维度下的量子世界的深邃奥秘。

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我一直对量子多体系统的复杂性及其在不同维度下的行为差异感到着迷。当我第一次看到《Dynamics of One-dimensional Quantum Systems》这本书的书名时,我的兴趣便被强烈地勾起,尽管我还没有机会深入研读。我推测,这本书很可能提供了一个深入了解量子粒子在单一维度上如何进行复杂相互作用并随时间演变的框架。这通常需要引入一系列先进的数学和物理概念,例如量子统计力学、非微扰方法,以及可能存在的解析技巧。我特别好奇书中会对诸如集体激发、拓扑序,或者在低温下出现的一维量子相变等现象进行怎样的阐述。这些现象在一维系统中往往会表现出与高维系统截然不同的特征,理解它们的动力学演化对于探索新型量子物质和设计量子技术至关重要。我希望书中能够详尽地介绍一些著名的可解或近似可解的一维模型,比如Gaudin-Yang模型或者AKLT模型,并清晰地展示分析这些模型动力学行为的数学方法。此外,研究动力学演化常常需要借助数值模拟技术,我希望书中能够涵盖一些关于一维系统数值模拟的介绍,例如 DMRG (Density Matrix Renormalization Group) 或 Quantum Monte Carlo 方法,并可能提供一些实际案例来展示其应用。总而言之,我相信这本书将是理解一维量子系统动力学理论和计算方法的一份宝贵资源,为该领域的深入研究提供坚实的理论基础和丰富的实践指导。

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我一直对理解量子世界的微观运作方式着迷,尤其是在最简化的、一维的情境下。虽然我还没有机会深入研读《Dynamics of One-dimensional Quantum Systems》这本书,但我可以想象到它在深入探索此类现象时所能提供的宝贵见解。通常,这类书籍会从基础的量子力学原理出发,逐步引入多体理论和各种近似方法,来描述一维系统中粒子间的复杂相互作用。例如,我期待书中会详细讨论诸如BCS理论、Toulouse-Langvin方程,或者更近期的张量网络方法等,这些都是理解一维量子体系动态演化的关键工具。我尤其好奇书中对某些特殊的一维模型,如XXZ链、 Hubbard模型,或者 Luttinger液体理论的阐述。这些模型在凝聚态物理、量子信息以及高能物理等领域都有着广泛的应用,理解它们的动力学行为对于解决许多前沿问题至关重要。此外,这类书籍通常还会涉及数值模拟的技术,比如 DMRG(Density Matrix Renormalization Group),这对于研究那些无法解析求解的复杂系统来说是必不可少的。我希望这本书能够提供足够详细的算法介绍和代码示例,让读者能够亲手实践,从而加深对理论的理解。总而言之,基于我对该领域研究的了解,我相信这本书将是一份关于一维量子系统动态演化理论和方法的深度探索,为研究者提供坚实的理论基础和丰富的实践指导。

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