我国科学家在一维量子液体研究领域获重要进展

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新华社合肥10月23日电（记者 徐海涛）记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟教授及同事苑震生等人与中科院武汉物理与数学研究所管习文研究组合作，近期通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量，在国际上首次获得了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质，并通过测量其相位关联观测到了拉亭杰液体的幂定律关联特性。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。

一维量子系统研究涉及纳米线、纳米管、线型冷原子阵列等多种物理材料，这些材料有望应用于纳米光电、传感、能源以及量子信息处理等技术领域。在这个研究领域，2016年诺贝尔物理学奖得主邓肯·霍尔丹及其合作者建立了被称为朝永—拉亭杰液体（TLL）的理论，预言了低温下一维体系的超导性、赝长程序、自旋电荷分离等一系列物理特性。但由于实验制备和调控一维量子系统难度极大，观测预言的物理特性及一维量子临界现象一直是国际物理学界的重大挑战。

针对这些问题，我国科学家联合研究团队创造性地搭建了新的实验系统，开发了独特的量子调控技术。他们通过产生均匀冷原子势阱巧妙地制备了一维超冷原子系综，通过高分辨原位成像技术精确地测量了一维原子线密度，引入原子再聚焦方法测量了原子动量空间分布，首次实验观测了TLL特有的性质——关联函数随着距离按照幂指数衰减。通过对实验观测的原子密度分布数据进行分析，他们提取了体系压强、熵密度、比热和压缩率等热力学量，推导出其遵循的普适规律。