我國科學家在一維量子液體研究領域獲重要進展

新華社合肥10月23日電（記者 徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉教授及同事苑震生等人與中科院武漢物理與數學研究所管習文研究組合作，近期通過對光晶格中的超冷原子進行量子調控和測量，在國際上首次獲得了一維有限溫多體系統在經典氣體和量子液體之間轉變的量子臨界性質，並通過測量其相位關聯觀測到了拉亭傑液體的冪定律關聯特性。國際權威學術期刊《物理評論快報》日前發表了該成果。

一維量子系統研究涉及納米線、納米管、線型冷原子陣列等多種物理材料，這些材料有望應用於納米光電、傳感、能源以及量子信息處理等技術領域。在這個研究領域，2016年諾貝爾物理學獎得主鄧肯·霍爾丹及其合作者建立了被稱為朝永—拉亭傑液體（TLL）的理論，預言了低溫下一維體系的超導性、贗長程序、自旋電荷分離等一系列物理特性。但由於實驗製備和調控一維量子系統難度極大，觀測預言的物理特性及一維量子臨界現象一直是國際物理學界的重大挑戰。

針對這些問題，我國科學家聯合研究團隊創造性地搭建了新的實驗系統，開發了獨特的量子調控技術。他們通過産生均勻冷原子勢阱巧妙地製備了一維超冷原子係綜，通過高分辨原位成像技術精確地測量了一維原子線密度，引入原子再聚焦方法測量了原子動量空間分佈，首次實驗觀測了TLL特有的性質——關聯函數隨著距離按照冪指數衰減。通過對實驗觀測的原子密度分佈數據進行分析，他們提取了體系壓強、熵密度、比熱和壓縮率等熱力學量，推導出其遵循的普適規律。