供稿、编辑：物理学院 江兆潭 编辑：新闻中心 段炼

　　在朗道关于物相的普适理论中，磁有序相由电子自旋取向的规则排列来描述。然而1987年，诺贝尔奖得主P.W.Anderson提出所谓量子无序的自旋液体状态以描述高温超导母体的基态，它超出了朗道的普适理论，引起学术界极大关注。然而，在一般晶格上采用量子蒙特卡罗方法来模拟这类状态时遭遇到所谓负符号困难，即出现抽样概率为负值而使得模拟无法进行。这个困难阻碍了该领域的深入发展。

　　北理工物理学院杨帆博士与清华大学姚宏博士合作，为了克服量子蒙特卡罗的负符号困难，采用了一种巧妙的数学方法将一类量子自旋液体状态等价变换为投影的BCS状态，其所对应的抽样概率恒正，从而克服了负符号问题。在此基础上，他们对各种晶格上的可能状态作了分类和系统深入的数值研究。结果揭示了不同晶格的几何特征对于体系自旋关联特性的影响的普适物理规律：在如图（a）所示的正方和六角晶格（双子格晶格）上的量子自旋液体态呈现出随距离幂律衰减的自旋关联函数；而在图（b）所示的三角晶格、Kagome晶格和J1-J2晶格（非双子格晶格）上的自旋关联函数随距离指数衰减。

　　量子蒙特卡罗的负符号困难是理论物理中最艰深的基本难题之一，已困扰学术界数十年。杨帆博士和姚宏博士通过巧妙的数学变换解决了在一大类非常重要的量子体系中的负符号问题，并在此基础上揭示了晶格的几何特征对于体系自旋关联特性影响的普适物理规律。该工作由于其基础性的重要意义而被Phys.Rev.Lett.109, 147209(2012) 收录。

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

　　相关链接：http://prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i14/e147209

 （审核：姜艳）