分數量子渦旋和渦旋晶格的產生及動力學研究取得新進展

  近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室劉伍明研究員領導的小組在光與物質相互作用研究領域取得重要進展。他們發現在激光冷卻的原子玻色--愛因斯坦凝聚中可以產生一種新穎的量子相--分數量子渦旋和渦旋晶格（Fractionalized vortex and vortex lattices），并進一步預言在正方形分數量子渦旋晶格中可嵌入空間調制的自旋密度波。這一研究成果已發表在7月4日出版的Physical Review Letters 101，010402 （2008） 上。

    研究光與物質相互作用以及揭示新奇量子現象并利用其奇異性質設計新型的量子器件，這是人們長期以來一直感興趣的問題，例如1997年度的諾貝爾物理學獎授予美國斯坦福大學朱棣文教授、美國標準與技術研究院菲利普斯博士和法國巴黎高師科昂－塔諾季教授，以表彰他們發明了用激光冷卻進行低溫下俘獲原子的方法。2001年度的諾貝爾物理學獎授予美國標準與技術研究院科納爾博士和威依邁博士、麻省理工學院凱特納教授，以表彰他們實現堿性原子的玻色--愛因斯坦冷凝，揭示了一種新的物質狀態。與固體相比，原子玻色-愛因斯坦凝聚是一種新的凝聚態物質，有著許多可控的自由度，為深入研究各種新的量子相變以及強關聯效應提供了新的、干凈的物質體系和信息載體, 為探索全新的量子現象，發展新的量子調控方法開辟了新的途徑，并且可以用來設計量子信息器件。劉伍明研究員及其合作者自 1999 年以來一直致力于光與物質相互作用的研究，并取得了一些重要研究成果，曾先后在 Physical Review Letters 上發表論文 6 篇。

    劉伍明研究員、博士后紀安春博士和加拿大不列顛·哥倫比亞大學周飛教授zui近設計了一個冷原子系統。他們發現當加上脈沖磁場時，在旋轉光勢阱中的原子玻色--愛因斯坦凝聚中可以產生一種新穎的量子相--分數量子渦旋和渦旋晶格（Fractionalized vortex and vortex lattices），并進一步預言空間調制的自旋密度波可嵌入在正方形分數量子渦旋晶格中。他們還詳細地研究了在實驗上通過斯特恩-格拉赫磁場中原子玻色--愛因斯坦凝聚擴張的吸收譜來觀測這種新穎的量子相。這項新的研究工作對進一步認識光與物質相互作用具有非常重要的意義。

分數量子渦旋和渦旋晶格的產生及動力學研究取得新進展