原子旋量量子氣體的軌道物理研究

《原子旋量量子氣體的軌道物理研究》是依託華中科技大學，由許志芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：原子旋量量子氣體的軌道物理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許志芳
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

原子旋量量子氣體具有非常良好的可控、可調等性質，目前已經為我們提供了一個非常理想的環境來實現量子模擬。進一步，由於原子間與自旋相關的相互作用，旋量量子氣體已經展現了一大批與自旋自由度有關的新穎物理效應。另一方面，軌道自由度也是可以顯著改變系統的物理性質。由於軌道的各向異性，它已經對材料的磁性、超導和輸運等性質產生了重要的影響。因此，可以預見自旋和軌道自由度之間的相互影響必將導致更加豐富的新奇物理效應。..在本項目中，我們擬深入研究原子旋量量子氣體中自旋和軌道的相互影響所誘導出的新奇物理，特別是一些跟拓撲相關的物理效應。技術上，我們將採用不同的手段，比如通過里德堡綴式引入長程相互作用，引入自旋軌道耦合，或者在玻色系統中引入費米子。具體研究內容包括以下幾個方面：（1）旋量量子氣體的里德堡綴式；（2）自旋軌道耦合的旋量量子氣體；（3）拓撲非平庸的周期性磁格子；（4）光晶格中的旋量玻色費米混合物。

結題摘要

在本項目中,我們仔細研究了原子旋量量子氣體中自旋、軌道及其相互作用誘導出的新奇物理。主要結果如下：（1）與實驗組合作，在實驗上部分實現了我們提出的在中性原子中利用磁場梯度脈衝實現自旋軌道耦合的方案，也進一步利用諧振子共振來增強自旋軌道耦合的強度；（2） 基於雙光子拉曼光耦合合成有效自旋軌道耦合的方法，提出了可以在冷原子系統中實現拓撲光學通量晶格的新方案；（3）發現了光晶格中的手性p-波超流中存在狄拉克型玻色準粒子激發，提出通過簡單的破缺相反手征格點的晶格元胞對稱性以實現拓撲相變和實現受拓撲保護的邊緣激發；（4）發現一大類可以實現由相互作用誘導出拓撲玻色準粒子激發的系統，其背後的機制是由於單粒子能譜具有特殊的二次型；（5）提出了一種通用方案，通過周期驅動以誘導不同原子間的共振自旋交換；（6）提出了拓撲奇宇稱費米子超流的實現方案。