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物理與光電工程學院黎永耀教授科研團隊在新型量子液滴及其渦旋的研究中取得重要進展
發(fā)表時間：2019-10-11
物理與光電工程學院黎永耀教授研究團隊從理論上預言了一種存在于各向異性結構空間的新型量子液滴,，并首次利用這種新型的量子液滴實現(xiàn)了一種全新類型的穩(wěn)定量子渦旋,。該工作以“Semidiscrete quantum droplets and vortices”為題，于2019年9月27日在線發(fā)表在國際物理學頂級期刊《Physical Review Letters》（影響因子9.227,，中科院1區(qū)）上（如圖1所示）,。
圖1 論文網頁截圖
量子液滴是一種新型的基于超冷原子玻色-愛因斯坦凝聚的一種宏觀量子自局域態(tài)。自2016年首次被實驗實現(xiàn)以來,，立即成為了物理學界的一個熱點研究課題,。量子液滴不僅可用于多體局域和量子多體問題的研究，而且在量子信息處理,、原子干涉儀,、精密測量等方面也有重要的應用價值,。它的一個很重要的成就就是解決了冷原子玻色氣體無法在高維度的無束縛環(huán)境下形成穩(wěn)定自局域的問題。
2018年,，物理與光電工程學院黎永耀教授研究團隊發(fā)現(xiàn),，量子液滴的內在平衡效應對量子渦旋態(tài)的穩(wěn)定有重要的意義，這種效應不僅可以克服孤立的量子渦旋很難在高維度空間實現(xiàn)穩(wěn)定的難題,，而且可以實現(xiàn)具有高角動量的穩(wěn)定量子渦旋,。本年度他們在此研究基礎上從理論上證明了量子液滴可以存在于二維各向異性的結構空間，并可以形成一種新基于二維半離散各向異性空間的新型量子自局域渦旋（如圖2所示）,。這個發(fā)現(xiàn)突破了目前孤立量子渦旋只能存在于各向同性結構空間的限制,，開創(chuàng)了一種全新形式的孤立波量子渦旋。
這種半離散的結構空間是指量子液滴被囚禁在一排雪茄形的光晶格中,，并形成一個維度連續(xù)而另一個維度離散的特殊各向異性空間結構,。利用緊束縛近似的解析分析和數(shù)值計算，研究團隊證明了量子液滴內部的平衡效應可以使得這種半離散的的量子渦旋至少可以穩(wěn)定到拓撲荷為5的渦旋態(tài),。在該研究論文的最后,，研究團隊也對這種新型的量子液滴渦旋態(tài)的實驗實現(xiàn)條件進行了探討，為這種新型量子渦旋態(tài)的實驗觀測提供理論依據(jù),。
圖2 半離散渦旋量子液滴數(shù)值結果圖
該工作由黎永耀教授（通訊作者）研究團隊完成,，第一作者是佛山科學技術學院物理與光電工程學院17級光源與照明（卓越工程師班）專業(yè)的本科生張錫梁和徐曉喜同學（共同第一作者）。該工作得到國家自然科學基金面上項目和青年項目,、廣東大學生科技創(chuàng)新攀登計劃項目,、以色列科學基金以及佛山科學技術學院物理與光電工程學院的大力支持。
文章鏈接：
[DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.133901]
（物理與光電工程學院）
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