长期从事超冷原子系统的相变理论及动力学、强关联系统的拓扑相变及输运理论的研究。目前发表在物理类自然指数期刊上[PRL(1), PRA(9), PRB(11), PRD(1), JHEP(2), EPJC(1)]的论文有二十多篇。

曲面上的量子多体系统：我们最近的论文 [PRA 111, 033322 (2025)] 探索了半整数类型的磁单极子在玻色冷原子系统中的实现方案，并发展了双规范的GP方程数值算法。沿着该工作，我们研究曲面上的涡旋动力学，空间曲率和Berry曲率在量子相干中的协同效应[arXiv:2507.03375]。我们也将探索涡旋流体到BEC的相变以及可能的拓扑相变。

BEC相结构及动力学：在旋量BEC中，我们利用微扰论、严格解等解析方法推导相互作用诱导的有效磁场及产生的涡旋流[PRA 92,013604(2015)]；利用经典蒙特卡洛数值方法研究自旋轨道耦合和原子相互作用竞争下旋量玻色或费米系统形成的纹理结构[PRA 94,063611(2016), PRA 99,043628(2019)]；利用GP方程数值模拟磁畴壁到正反涡旋对的拓扑相变[Chaos,Solitons&Fractals 174,113918(2023)]。相关研究有助于理解多分量BEC的平衡态相结构和超流稳定性。通过调制相互作用，研究淬火后BEC系统中孤子的形成及衰变[CPL 39,070304(2022)]；探索旋量BEC中涡旋的注入以及动力学稳定性[Front. Phys. 18, 62302(2023)]；探索特殊几何构型下，涡旋对的产生及其对超流体输运性质的影响以及在原子电路中的应用[PRA 109, 043312(2024)]。这些系统数值上采用GP 方程进行模拟，解析上采用Thomas-Fermi等不同近似进行分析。相关工作有助于理解BEC中涡旋的动力学形成及涡旋的稳定性。考虑李-黄-杨修正，研究晶格液滴的形成，并利用Bogoliubov理论探索系统的激发谱及动力学稳定性[PRA 108, 053310(2023)]；利用计入量子修正后的GP方程研究不同碰撞条件下液滴碰撞的规律[AIP Adv. 13, 055130(2023)]。相关工作有助于理解BEC中声子的激发及量子涨落的效应。

费米子系统中的拓扑相变及量子输运：理论上，将拓扑物态的概念推广应用到开放系统，发展了相应的形式理论[PRB 97,195434(2018), PRB 102,075403(2020)]；推广了拓扑绝缘体的实空间的局域标记[PRR 2, 013299(2020)]；构建了冷原子系统探索拓扑相变相应的实验方案[PRA 101, 013631(2020), PRL 122, 010406(2019)]。数值上，发展动力学平均场近似用于探索相互作用诱导的拓扑相变，包括拓扑半金属中的拓扑莫特相变[PRB 103, 125132(2021)]、无序系统中的拓扑相变[PRB 99, 125138(2019)]和高自旋系统中的拓扑相变[PRB 101, 245159(2020)]，推广了拓扑绝缘体在实空间中局域拓扑性质的标记[PRR 2，013299(2020)]。此外，发展严格对角化计算方法探索周期性驱动系统中无序诱导的拓扑相变[PRB 109, 184201(2024), PRB Lett. 109, L121114(2024)]。利用玻色化理论及重整化群理论研究了磁性杂质对拓扑输运的影响[PRB 97, 235402(2018)]；利用微扰论、散射理论等方法研究反铁磁金属中畴壁的磁阻，发现负畴壁磁阻这一反常现象[PRB 102, 184413(2020)]；通过解析计算探索Kitaev自旋量子液体（具有长程量子纠缠）的输运性质[PRB 104, 064437(2021)]。相关工作有助于理解不同类型的拓扑系统的输运性质。

高能物理：发展了SU(5)大统一模型用于处理粒子质量的Hierarchy问题[JHEP 02, 046(2012), JHEP 12, 087(2012)]；对非均匀温度系统（等温面为球面）中类伊辛模型的相变问题也有过探索[PRD104, 016031(2021)]。对于理解磁单极子的重要性以及发展曲面或界面相变理论具有借鉴意义。

已毕业(合作)学生：