一维量子材料理论在实验中得以验证

2017-10-25 09:06 院校科研   来源:科技日报

导读一维量子系统的研究涉及从纳米线、纳米管到线型冷原子阵列等一系列物理材料,这些材料有望应用于纳米光电技术、传感技术、能源技术以及量子信息处理等领域。然而,在实验上制备和调控一维量子系统难度极大,观测理论所预言的物理特性及一维量子临界现象,长期以来是凝聚态物理和冷原子物理实验中的重大挑战。  

10月24日电(记者 吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟教授及其同事与中科院武汉物理与数学研究所研究员管习文小组合作,通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量,结合量子可积系统理论,在国际上首次得到了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质,并通过测量其相位关联观测到了拉亭杰液体的幂定律关联特性。该研究成果日前发表在《物理评论快报》上。

一维量子系统的研究涉及从纳米线、纳米管到线型冷原子阵列等一系列物理材料,这些材料有望应用于纳米光电技术、传感技术、能源技术以及量子信息处理等领域。然而,在实验上制备和调控一维量子系统难度极大,观测理论所预言的物理特性及一维量子临界现象,长期以来是凝聚态物理和冷原子物理实验中的重大挑战。

针对这一重要基础物理问题,在实验上,科研人员创造性地搭建了新的实验系统,巧妙地制备了一维超冷原子系统,精确地测量了一维原子线密度,并观测系统的声子传播获得了拉亭杰指数,首次实验观测了关联函数随着距离按照幂指数衰减。在理论上,科研人使用量子可积系统的杨-杨方法给出该模型的量子液体和临界行为,提取了体系压强、熵密度、比热和压缩率等热力学量,推导出其遵循的普适规律。

该工作的多个实验证据之间相互印证,提供了研究低维量子系统的新实验方法,将推动低维量子模拟领域的研究进展。审稿人评价:“这是一个高质量的、里程碑式的一维物理系统研究工作,不仅局限在超冷量子气体中,而将在其它物理体系中具有广泛的应用价值”, “具有与费米液体理论描述高维凝聚态体系同等的重要性”。

标签:  量子调控[1]    一维量子系统[2]
[整理编辑:中国测控网]
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