凝聚态物质中丰富多彩的现象来源于大量电子和原子核的相互作用，以及在热力学极限下发生的层展现象。在牛顿运动定律、狭义相对论、电磁学、量子力学、以及统计物理的理论框架下，我们利用计算机的计算能力来帮助理解物质中丰富多彩的物理现象。研究内容主要为量子多体系统中出现的问题。目前该方向的主要研究课题包括：

一、开放量子系统的性质研究

级联运动方程方法（HEOM）是一种高效、精确、普适的研究开放量子系统的数值计算方法，可以精确求解不同温度和不同关联强度下非平衡量子多体问题。我们发展并利用该方法研究量子点和量子杂质系统中的有趣的物理现象，包括近藤效应、量子输运性质、多量子点物理、基于量子点的量子信息和量子计算问题等。

二、强关联电子系统

强关联电子材料中的电子关联效应对材料的物理性质起到决定性的影响。对这类体系，基于微扰的若耦合理论和基于DFT的第一性原理计算往往无法给出理想的描述。我们运用量子多体数值计算方法研究：（1）Mott金属-绝缘体相变；（2）低维阻挫量子磁性系统中的奇异量子态，如量子自旋液体态、自旋向列序等；（3）多轨道电子体系中的关联效应，如轨道序与轨道选择等。采用的量子多体计算方法包括级联运动方程（HEOM）、精确对角化（ED）、Lanczos、数值重整化群（NRG）、量子蒙特卡洛模拟（QMC）以及动力学平均场理论（DMFT）等。

三、量子相变与体系临界行为

量子相变是量子系统的基态随参数改变而发生的相变。由于涉及到相变、临界行为、量子涨落导致的反常物性和有序等物理现象，量子相变是凝聚态物理中的重要研究方向之一。我们运用多种数值计算方法研究多体系统中的量子相变。（1）应用数值重整化群方法对量子杂质系统中出现的量子相变进行研究，研究对象包括Anderson杂质模型、Kondo模型、多轨道Kondo模型、spin-boson模型等；（2）应用量子蒙特卡洛等方法研究量子自旋玻璃态到反铁磁态相变等。

四、量子多体计算方法的发展

由于量子多体系统的Hilbert空间随粒子数目指数增大，如何利用经典计算机高效、精确地研究量子多体问题是一个十分重要的问题。我们致力于改进已有的量子多体数值算法，并不断发展新的、有特色的量子多体数值方法，包括HEOM方法的发展；DMFT的团簇理论的发展；NRG的改进算法等。