新型材料
从微观结构探索可能。
从晶格排列、局部缺陷到电子关联,将材料问题转化为可计算的模型。探索量子与经典计算的协同方法,连接微观结构、材料性质与候选方向。
原子怎样排列,
电子如何响应
从完整晶体到局域区域,计算对象随研究问题而变化。切换三个视角,理解结构、电子与性质之间的联系。
从一个晶胞,理解整个晶体
原子排列的周期性,构成晶体的结构基础。从晶胞形状与原子位置出发,建立电子模型,研究结构变化与材料性质的关系。
- 结构输入
- 晶胞形状、原子种类与位置
- 研究切口
- 比较不同排列下的能量与电子态
- 计算对象
- 周期体系,或其中选定的局域区域
把不同候选结构放在相同的模型条件下比较。
从局部变化,寻找性质变化的线索
晶格中的空位或替位原子,会改变邻近电子的环境。将局域区域与周围晶体连接起来,观察这些变化如何影响能量、电子分布与自旋。
- 结构输入
- 缺陷位置、替位元素与邻近原子
- 研究切口
- 局域能量、电子分布与自旋性质
- 计算对象
- 缺陷附近的电子与外部晶体环境
以局域电子模型连接缺陷设计与性质研究。
从电子行为,理解材料的响应
电子如何分布、哪些状态可以占据,是理解材料性质的重要线索。结合空间分布、能级与电子关联,分析选定模型中的微观行为。
- 模型输入
- 电子相互作用与选定的活性空间
- 研究切口
- 能量差、局域化特征与自旋响应
- 比较对象
- 不同结构或参数下的电子状态
把抽象的电子模型,转化为可以比较的物理量。
从材料问题,
走向候选比较
围绕希望理解的性质,确定结构与电子模型。量子计算参与选定模型的求解,经典计算组织环境与参数,形成可比较的研究结果。
定义结构
选定晶体、缺陷或掺杂方式,明确需要研究的材料性质。
建立电子模型
描述电子相互作用,选取周期模型或局域活性空间。
量子经典协同
连接经典环境计算、量子求解与观测量测量。
比较候选方向
在统一条件下比较能量与电子态,为下一轮结构调整提供依据。
让每一次比较,
都有明确目标
从具体的材料问题出发,选择对应的物理量,让计算结果回到结构选择与研究决策。
| 研究问题 | 比较切口 |
|---|---|
| 结构稳定性 | 不同原子排列与晶格变化下的能量关系 |
| 缺陷与掺杂 | 缺陷位置、替位元素与局域电子态的联系 |
| 电子行为 | 选定模型中的电子关联、自旋与局域化特征 |
由量子硬件,
承载计算探索
超导量子芯片承载量子态,整机协同低温、微波测控与信号读出,为量子计算实验提供物理载体。
