Elements of Quantum Optics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Sargent, Murray

出品人:

页数:507

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:

isbn号码:9783540742098

丛书系列:

图书标签:

• 量子光学
• 光子
• 量子力学
• 电磁场
• 原子物理
• 腔量子电动力学
• 非线性光学
• 量子信息
• 量子计算
• 光学物理

凝聚态物理学前沿：复杂多体系统的拓扑与输运 一部深入探讨凝聚态物理学核心问题、聚焦于复杂多体系统中的新颖物态与输运现象的专著。 本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事凝聚态物理研究的科研人员提供一个全面而深入的视角，以理解和掌握凝聚态系统中的集体激发、拓扑性质以及由此带来的非传统输运行为。不同于传统的基于简单晶格模型的教材，本书将重点放在如何利用现代理论工具，如有效场论、微扰论、格林函数方法以及数值模拟技术，来剖析那些在实验中极具挑战性和重要性的复杂系统。 全书结构严谨，内容涵盖了从基础概念的重新审视到前沿研究课题的深入探讨，力求在严谨的数学推导与清晰的物理图像之间取得完美的平衡。 --- 第一部分：多体理论基础的深化与拓展 本部分首先回顾了量子多体理论的必要性，但很快将焦点转向处理强关联、长程相互作用系统的关键工具。我们不会止步于标准的费米子和玻色子理论，而是着力于引入处理非厄米系统、任意自旋模型以及拓扑序的必要数学框架。 第一章：量子场论在凝聚态中的应用重构 本章从统计力学的角度重新审视了如何将量子场论（QFT）的概念应用于凝聚态系统，特别是高温和有限密度下的挑战。重点分析了如何通过路径积分表述处理相互作用的电子体系，并详细介绍了有效拉格朗日量的构建过程，包括如何处理晶格离散化带来的UV发散和重整化群（RG）方法在低能描述中的角色。特别地，引入了用于处理空间维度低于四维的拓扑缺陷（如涡旋和畴壁）的非线性Sigma模型。 第二章：格林函数、自能与临界现象的精确计算 格林函数是研究多体系统动力学性质的核心工具。本章深入探讨了非平衡格林函数在描述材料的瞬态响应中的强大能力。我们详细解析了自能（Self-Energy）的各种近似方法，包括$ ext{GW}$近似、$ ext{D} Sigma ext{FT}$（密度矩阵重整化群的场论扩展）以及如何利用动态平均场理论（DMFT）解决具有局部强关联的系统（如Hubbard模型在介观尺度上的行为）。对于临界现象，本章着重于利用RG方法，精确计算关键普适性群（Critical Exponents）的数值，并讨论了如何通过AdS/CFT对偶来理解某些极端（如超高能量密度或量子临界点附近）的输运性质。 第三章：对称性、拓扑不变量与低能有效理论 本章是连接微观模型与宏观拓扑现象的桥梁。我们系统地分类了描述凝聚态系统的离散和连续对称性，并利用Bloch定理的推广，推导出拓扑绝缘体和拓扑半金属的分类定理（如Tenfold Way）。重点分析了如何在布里渊区上定义拓扑不变量，例如Chern数、$mathbb{Z}_2$不变量以及更高阶的拓扑指数。此外，还引入了非阿贝尔（Non-Abelian）规范场的概念，用于描述分数霍尔效应中的Anyons，并建立了描述这些拓扑序的有效希格斯理论。 --- 第二部分：复杂系统的集体激发与新颖物态 本部分聚焦于那些由于强关联、几何约束或外部场作用而展现出非平凡集体行为的材料系统。 第四章：强关联体系中的磁性与量子自旋液体 详细考察了高度几何约束下的磁性系统，如三角格子和Kagome格子。本章深入分析了挫折磁体（Frustrated Magnets）的基态性质。我们将重点放在如何通过圈积分（Loop Operator）来识别量子自旋液体（QSL）的拓扑序，并使用张量网络态（Tensor Network States，TNS），特别是$ ext{PEPS}$和$ ext{MERA}$方法，来精确描述长程纠缠的基态。对于非伊辛（Non-Ising-like）的自旋系统，如Kitaev模型，本书将详细推导其Majorana费米子的微观起源及其在拓扑量子计算中的潜在应用。 第五章：介观系统中的量子相干性与去相干 本章将理论工具拓展到有限尺寸和开放系统的领域。我们探讨了量子点、量子霍尔边缘态以及超导结中的非厄米动力学。利用Liouvillian超算符和Lindblad方程，精确模拟了系统与环境的耦合对输运和相干性的影响。关键内容包括非互易输运的理论模型，例如手性模的产生机制，以及如何利用耗散来稳定特定的激发态（例如，通过注入驱动场实现动力学相变）。 第六章：几何与应力诱导的拓扑转变 现代凝聚态物理研究已不再局限于完美的周期性晶体。本章讨论了形变理论（Deformation Theory）在描述材料的拓扑性质中的作用。我们系统研究了应变工程（Strain Engineering）如何改变能带结构和拓扑保护。内容包括：如何利用边缘的曲率（Curvature）来定义边界态的能量和速度；以及在二维材料（如石墨烯）中，由周期性应变产生的虚假规范场（Pseudo-Gauge Field）如何模拟相对论效应，例如狄拉克锥的倾斜和对开。 --- 第三部分：拓扑驱动的非传统输运现象 最后一部分将理论推导与宏观可测量的输运现象紧密联系起来，特别关注那些由拓扑结构而非能带结构差异主导的输运模式。 第七章：反常霍尔效应的微观起源与量子反常 本章深入解析了各种反常霍尔效应（AHE）的理论基础。除了传统的贝里曲率（Berry Curvature）机制，我们详细分析了量子反常霍尔效应（QAHE）中，由于时间反演对称性破缺和拓扑非平庸性导致的边缘-体分离现象。对于非磁性材料中的AHE，本书将引入动量空间的手性电流密度的概念，并展示如何利用晶格规范理论来精确计算这些非零的拓扑响应。 第八章：热输运与拓扑热导 热输运在强关联系统中往往能揭示出比电输运更深刻的集体激发信息。本章探讨了热子（Phonons）的拓扑保护，以及在磁性材料中由自旋激发带来的反常霍尔热电导。重点分析了无热子导电（Fano导热）的机制，以及在拓扑超导体中，由Majorana零能模式导致的零温热电导平台的理论解释。本章将用到$ ext{Kubo}$公式的输运扩展，以精确描述热流与温度梯度之间的耦合。 第九章：拓扑物态的实验探测与数值模拟前沿 本章转向实验与计算的交叉领域。我们回顾了最关键的实验技术，如角分辨光电子能谱（ARPES）如何直接成像狄拉克锥和费米弧；扫描隧道显微镜（STM）如何探测局域的拓扑边界态和涡旋结构。在数值模拟方面，本书着重介绍了如何利用张量网络方法来模拟二维拓扑相的相图，并探讨了量子蒙特卡洛（QMC）方法在处理高维非厄米系统时面临的“符号问题”及其缓解策略。 --- 本书的最终目标是培养读者一种批判性思维，使他们能够将复杂的微观物理模型转化为可预测的、可实验验证的宏观物理现象，为凝聚态物理下一阶段的突破奠定坚实的理论基础。

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