全新量子物態(tài)是什么？全新量子物態(tài)具體內(nèi)容
新量子物態(tài)示意圖
得益于系統(tǒng)的純凈性以及豐富的操控與探測技術(shù)，超冷原子量子模擬為解決這些難題提供了全新的工具。例如，利用原子之間的s波散射共振，我們可以精密地調(diào)節(jié)超冷原子之間的相互作用強度與形式，從而實現(xiàn)玻色超新星，量子煙花等新奇的量子現(xiàn)象以及費米超流和超冷分子等重要的量子物態(tài)。然而，由于理論和實驗層面上的困難，更重要的高階分波共振的研究目前仍少有開展，其中主要存在著如下幾個難題：1)量子簡并下的超冷原子往往沒有足夠的動能穿越高階分波的離心勢壘，從而無法實現(xiàn)強的相互作用;2)高階分波共振通常都極窄，現(xiàn)有實驗手段無法利用它精確的控制原子之間相互作用;3)原子團在共振附近的壽命很短，無法開展有效研究。
在該項工作中，研究團隊首次在玻色-愛因斯坦凝聚體中觀測到了一個極寬的d波勢形共振。他們發(fā)現(xiàn)，在散射共振附近(強相互作用區(qū))，玻色愛因斯坦凝聚體的壽命仍高達數(shù)百毫秒，遠遠大于多體系統(tǒng)的平衡時間。因此，該d波共振同時具備超冷、寬共振帶寬、長壽命三大要素，為基于d波相互作用的量子模擬研究提供了一個絕佳的平臺。在進一步的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)掃描磁場以一定速率穿過共振點時，系統(tǒng)實現(xiàn)了原子和d波分子之間的相干轉(zhuǎn)化，自發(fā)出現(xiàn)了長壽命(秒量級)的集體激發(fā)振蕩。
通過細致的測量該集體振蕩的頻率、振幅、原子數(shù)目與掃描磁場速率的關(guān)系，研究團隊證明了系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)存在大量的超冷d波分子。雖然目前還缺乏對該d波分子進行直接探測的技術(shù)，研究人員僅能通過對集體激發(fā)的擬合來得到d波分子的數(shù)目等信息，他們的初步結(jié)果明確表明這些d波分子已經(jīng)形成了一種全新的量子物態(tài)——d波分子超流。因此，該工作也為未來研究d波分子超流奠定了基礎(chǔ)。
