相互作用玻色量子氣體人工規(guī)范場的實驗取得進展
超冷原子量子氣體具有優(yōu)越的可調(diào)控性，利用菲施巴赫共振可以控制原子的相互作用，為在量子多體系統(tǒng)中合成人工規(guī)范場及研究相互作用的影響提供了一個理想的實驗平臺。目前，實驗上已經(jīng)發(fā)展了多種方法合成規(guī)范場，并觀測到了手征性原子流和拓撲特性。然而，這些研究主要聚焦在單粒子模型和弱相互作用范圍，對于相互作用和規(guī)范場之間的競爭機制尚未深入研究。
近日，山西大學教授賈鎖堂、馬杰，副教授李玉清課題組與中國科學技術(shù)大學教授易為合作，首次在相互作用可精確調(diào)控的超冷銫原子玻色量子氣體中合成了幾何阻挫的三角形動量晶格，通過控制格點間的隧穿相位產(chǎn)生了人工規(guī)范場，揭示了原子相互作用、規(guī)范場和幾何阻挫之間的競爭機制。研究結(jié)果展現(xiàn)了相互作用可以誘導三角形動量晶格中超冷原子的局域化，且局域化的轉(zhuǎn)變點依賴于規(guī)范場，觀測到超冷原子偏向性的手征性動力學，證明了幾何阻挫效應(yīng)導致三角形格子兩條鏈之間的對稱性發(fā)生動力學破缺。該成果以《觀測相互作用三角形動量晶格中的阻挫手征性動力學》為題發(fā)表在《自然-通訊》。
基于相互作用可控的銫原子玻色愛因斯坦凝聚，團隊將研究目標定到了量子模擬，主要的外場操控手段選擇了當前熱門的合成維度：動量晶格。利用多光束布拉格散射過程耦合原子的離散動量態(tài)，在動量空間構(gòu)建格點模型。動量晶格具有單格點分辨的調(diào)控能力，包括精確控制隧穿強度、隧穿相位和在位能。李玉清在討論中提出在三角形動量晶格中合成人工規(guī)范場，進一步調(diào)節(jié)原子相互作用，可以研究規(guī)范場、相互作用和幾何阻挫間的競爭機制。
李玉清為論文第一作者，馬杰和易為是通訊作者，博士杜惠瑛、王云飛，副教授梁軍軍、教授肖連團、賈鎖堂共同參與了該項研究工作。該工作得國家基金委重點國際合作項目、重大研究計劃培育項目、面上項目、山西省基礎(chǔ)研究計劃優(yōu)秀青年項目等科研項目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-43204-3
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