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來(lái)源：科技日報 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊周正威教授研究組在量子模擬方面取得重要進(jìn)展，該團隊與美國萊斯大學(xué)、加州大學(xué)圣迭戈分校、中科院物理所合作，提出了一種在冷原子系統中模擬磁單極場(chǎng)的新方案，從而為在冷原子系統中研究曲面上的量子霍爾效應及尋找新的奇異量子態(tài)提供了理論指導。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《物理評論快報》上。 如何在冷原子系統中模擬有效規范場(chǎng)，從而實(shí)現中性原子的量子霍爾效應，一直是超冷氣體量子模擬中一個(gè)重要課題。此前人們發(fā)現通過(guò)旋轉一團束縛的超冷量子氣體，可以在中性原子中模擬等效磁場(chǎng)，有望在該系統中實(shí)現量子霍爾效應。然而，由于轉動(dòng)所導致的離心力，會(huì )使得原子團被拋離束縛勢阱，很難觀(guān)測到所期望的物理效應。 鑒于此，周正威等人提出了一種全新的在冷原子中模擬量子霍爾效應的方案。分析發(fā)現，在多分量冷原子氣體中，通過(guò)動(dòng)力學(xué)調控現有的磁場(chǎng)強度，可以在實(shí)空間中模擬一個(gè)等效的磁單極場(chǎng)；再利用當前實(shí)驗條件，可以把冷原子團束縛到一個(gè)封閉的球面上。 這樣的一個(gè)球心為有效磁單極的球面，是諾貝爾獎得主霍丹為理解分數量子霍爾效應而提出的。然而，盡管當前幾乎所有的大統一理論均預言了磁單極的存在，在實(shí)驗上卻一直沒(méi)有觀(guān)測到磁單極存在的可信證據。故此前認為，霍丹的這一設想僅能作為一種求解問(wèn)題的思路，而難以在實(shí)驗上實(shí)現。周正威、周祥發(fā)等人巧妙地利用現有條件，構造出等效的磁單極場(chǎng)，從而克服了上述困難，為在實(shí)驗平臺上精確實(shí)現霍丹球面掃平了障礙。 |
