——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及同事苑震生、陳宇翱等人近期在國際上首次通過量子調(diào)控的方法,在超冷原子體系中發(fā)現(xiàn)了拓?fù)淞孔游飸B(tài)中的準(zhǔn)粒子——任意子,并證實(shí)了任意子的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計特性,向?qū)崿F(xiàn)拓?fù)淞孔佑嬎氵~出了重要一步。相關(guān)研究在《自然—物理學(xué)》上發(fā)表。
1977年,兩位挪威科學(xué)家提出一個令人驚訝的新理論:在二維空間中存在某種粒子,其行為服從介于玻色統(tǒng)計和費(fèi)米統(tǒng)計之間的新的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計。由這類奇異粒子構(gòu)成的物理系統(tǒng),其波函數(shù)在兩粒子坐標(biāo)交換的情況下不體現(xiàn)對稱或反對稱性,而是獲得一個任意的相位因子。美國物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎得主維爾澤克將該類準(zhǔn)粒子命名為“任意子”。
任意子的理論被提出后不久,物理學(xué)家就在實(shí)驗(yàn)中捕捉到了它的蹤跡。但如何直接實(shí)驗(yàn)觀測任意子交換時產(chǎn)生的拓?fù)湎辔?,進(jìn)而驗(yàn)證其分?jǐn)?shù)統(tǒng)計特性,一直是一個巨大的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)。
10多年前,潘建偉研究團(tuán)隊就開始了對拓?fù)淞孔佑嬎愕难芯坎⑷〉昧艘幌盗谐晒?。近期,他們?chuàng)造性地搭建了新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開發(fā)了獨(dú)特的量子調(diào)控技術(shù),研發(fā)了自旋依賴的超晶格系統(tǒng)來囚禁和操控超冷原子,成功操控光晶格中約800個超冷原子同時產(chǎn)生了約200個四原子自旋糾纏態(tài)。他們首次觀測到了四體環(huán)交換相互作用,并通過微波反轉(zhuǎn)原子自旋的方法,實(shí)現(xiàn)了任意子之間的編織交換過程,首次在光晶格體系中直接觀測到了任意子交換產(chǎn)生的分?jǐn)?shù)拓?fù)湎辔弧?/p>
該研究成果的實(shí)現(xiàn),為進(jìn)一步研究任意子的拓?fù)湫再|(zhì)提供了新的實(shí)驗(yàn)平臺和手段,將推動拓?fù)淞孔佑嬎愫途Ц褚?guī)范場量子模擬領(lǐng)域的研究進(jìn)展。
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