我校物理學院、光電材料與國家重點實驗室的姚道新教授研究組最近在量子多體系統的量子相變研究中取得重要進展，相關成果于2018年9月12日以中山大學為第一單位發表在國際著名物理刊物Physical Review Letters。

量子相變是絕對零度下由量子漲落驅動的相變現象，一個d維的量子系統形式上可以被射到相應的d + 1維經典模型上，稱作量子-經典對應。對于二維的二聚化量子自旋系統，其相變普適類是否與三維經典自旋系統同屬O（3）普適類存在很大的爭議。

姚道新教授研究組與合作者深入研究了二維二聚化量子自旋系統，通過理論分析和高精度的量子蒙特卡洛方法，發現在交錯狀二聚化量子海森堡模型中，相變臨界指數具有新奇的非單調尺寸標度行為。他們通過在有限尺寸標度理論中引入兩個驅動場，同時進行大尺寸的計算分析，成功地解釋了非單調的量子蒙特卡洛結果，從根源上指出二維二聚化量子自旋系統的相變仍然屬于O（3）普適類，適用于量子-經典對應理論。他們的研究表明，在量子相變中可能存在多個驅動場導致的新奇標度行為，需要采用正確的標度理論才會得到正確的結果。在論文中，他們還創造性地提出多參數聯動-高階擬合方法，能極大地提高數據準確度，可以用在不同體系的數據分析中。

該研究工作由姚道新教授研究組與波士頓大學的A. W. Sandvik、北京師范大學的郭文安等合作完成，論文第一作者為中山大學博士生馬女森，姚道新教授為通訊作者，研究成果以中山大學為第一單位發表于Physical Review Letters 121, 117202 (2018)（DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.117202）。

姚道新教授研究組近年來在關聯電子體系的量子磁性領域中取得一系列科研成果。例如，研究了巡游電子對局域磁的影響(Phys. Rev. Lett. 115, 117001 (2015))，探索了量子自旋系統的虛時演化臨界動力學行為(Phys. Rev. B 96, 094304(2017))，給出了新的二維量子-經典混合自旋系統的精確解和相圖(Phys. Rev. E 98, 012127 (2018))。

上述研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、廣東特支計劃百千萬工程領軍人才項目等的資助。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.117202