中国科学院国家授时中心的偶极量子气体物性研究取得新突破
中国科学院国家授时中心的偶极量子气体物性研究取得新进展
近日，Nature旗下期刊《Scientific Reports》发表了张晓斐博士研究小组在偶极量子气体物性研究中的科学发现。论文题目为：“Two-component dipolar Bose-Einstein condensate in concentrically coupled annular traps”。据JCR数据库显示，Scientific Reports的最新影响因子为5.078，JCR1区。
中国科学院时间频率基准重点实验室张晓斐、董瑞芳、常宏同志在张首刚研究员的带领下，与中国科学院物理研究所及北京大学一起合作，针对偶极量子气体这一热点开展理论研究，取得了较多有意义的成果。他们将具有偶极-偶极相互作用的量子气体加入到一个无此相互作用的玻色气体中，且原子间短程接触相互作用和长程偶极相互作用可以分别通过Feshbach共振和外部旋转磁场来调节（图1）。对于这样一个两组分玻色原子系统，由于偶极-偶極相互作用、短程接触相互作用及外部旋转的相互影响，系统具有丰富的基态相，且可调控的参数也随之增加。
他们从最基本的平均场框架下的Gross-Pitaevskii方程出发，从计算中发现其基态具有不同的量子状态，并且不同状态之间转化可以通过调节奇异光学效应强度实现。在奇异光学效应下，该系统呈现出丰富拓扑结构：如交错排列六边形涡旋团簇，以及环状涡旋链等（图2）。这一发现不仅有助于加深对光与物质交换信息过程理解，而且可以由当前超冷原子的实验直接进行验证，并为有效地制备并探测这种奇异定位提供便捷条件。
该工作得到了国家重大科研仪器研制项目、中科院西部之光重点项目以及陕西省科技发展计划青年科技新星项目资助。此外，还获得了国家授时中心人才项目支持。
图1. 两组分玻色量子气体
图2 系统在不同参数区密度分布与拓扑结构变化
该系列成果不仅提升了我们对低维体系物理现象理解，也为未来高精度计时技术开发奠定基础，为探索更复杂材料行为打下坚实基础。