统计物理与凝聚态物理多体系统中拓扑，相变与临界现象

具体研究方向如下：

拓扑非平庸量子临界点 (Topological nontrivial quantum critical point)&无能隙对称性保护拓扑相 (Gapless symmetry-protected topological phases)

    过去十几年里，人们对拓扑物态的认识主要集中在有能隙的量子物态。如何将拓扑的概念推广到无能隙系统(最简单的无能隙系统是连续相变点)是一个重要但比较困难的问题。这一问题处于凝聚态物理与统计物理的交叉领域，也是当前国际前沿热点之一，受到包括麻省理工学院的文小刚教授等知名理论物理学家的广泛关注。

具有长程相互作用的多体系统的相变与临界现象 (Long-range interacting systems)

    局域性是现代物理学中的一个基本概念。然而，用局域相互作用描述多体系统通常只是一种近似，且并不总是可靠。长程相互作用则是一类典型的非局域相互作用，它在自然界及众多当前备受关注的实验系统中广泛存在，如离子阱、NV色心和可编程里德堡原子阵列。长程相互作用不仅在这些系统中普遍存在，还能改变传统凝聚态物理和统计物理中的基本规律，带来许多短程系统中无法观察到的新奇物理现象。

开放量子系统中的相变与临界现象(open quantum systems)

受近期备受关注的量子模拟实验启发，研究者开始关注开放量子系统中的一些物理问题。这些问题包括准周期系统、无序系统，以及非厄米单体或多体系统中的平衡态、动力学或纠缠量子相变等。这些课题虽处于研究前沿，但技术难度相对适中，十分适合本科生进行科研训练。

量子光学模型中相变的理论与实验研究 (Quantum optical models and experiments)

传统统计物理与凝聚态物理中的相变定义在热力学极限下，即系统粒子数趋于无穷。然而，对于某些少体量子系统（如一些量子光学模型如Rabi模型等），研究者发现即便系统仅有一个粒子（自旋），在特定的频率比下仍然可能发生量子相变，最著名的例子便是超辐射相变。因此，少比特量子系统中的相变研究可以很自然地通过超导量子处理器进行模拟。我们课题组在量子相变实验研究中，与郑仕标教授团队及浙江大学王浩华教授团队保持着紧密合作。