重磅,！佛科院黎永耀教授科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際物理學(xué)頂級(jí)期刊《Physical Review Letters》（IF：9.227）發(fā)表論文
佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理與光電工程學(xué)院黎永耀教授研究團(tuán)隊(duì)從理論上預(yù)言了一種存在于各向異性結(jié)構(gòu)空間的新型量子液滴，并首次利用這種新型的量子液滴實(shí)現(xiàn)了一種全新類型的穩(wěn)定量子渦旋,。
該研究以“Semidiscrete quantum droplets and vortices”為題,，于2019年9月27日在線發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)頂級(jí)期刊《Physical Review Letters》（影響因子9.227，中科院1區(qū)）上（如圖1所示）,，標(biāo)志首團(tuán)隊(duì)在新型量子液滴及其渦旋的研究取得重大進(jìn)展,。
此項(xiàng)研究由黎永耀教授（通訊作者）研究團(tuán)隊(duì)和以色列特拉維夫大學(xué)Boris A. Malomed教授團(tuán)隊(duì)合作完成（其中佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院為第一署名單位），第一作者是佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理與光電工程學(xué)院17級(jí)光源與照明專業(yè)(卓越工程師班)的本科生張錫梁和徐曉喜同學(xué)（共同第一作者）,。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和青年項(xiàng)目,、廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新攀登計(jì)劃項(xiàng)目、以色列科學(xué)基金以及佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理與光電工程學(xué)院的大力支持,。
圖1 論文封面及網(wǎng)頁截圖
量子液滴是一種新型的基于超冷原子玻色–愛因斯坦凝聚的一種宏觀量子自局域態(tài),。自2016年首次被實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)以來,，立即成為了物理學(xué)界的一個(gè)熱點(diǎn)研究課題。量子液滴不僅可用于多體局域和量子多體問題的研究,，而且在量子信息處理,、原子干涉儀、精密測(cè)量等方面也有重要的應(yīng)用價(jià)值,。它的一個(gè)很重要的成就就是解決了冷原子玻色氣體無法在高維度的無束縛環(huán)境下形成穩(wěn)定自局域的問題,。
2018年，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院黎永耀教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),，量子液滴的內(nèi)在平衡效應(yīng)對(duì)量子渦旋態(tài)的穩(wěn)定有重要的意義,，這種效應(yīng)不僅可以克服孤立的量子渦旋很難在高維度空間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的難題，而且可以實(shí)現(xiàn)具有高角動(dòng)量的穩(wěn)定量子渦旋,。本年度他們?cè)诖搜芯炕A(chǔ)上從理論上證明了量子液滴可以存在于二維各向異性的結(jié)構(gòu)空間,，并可以穩(wěn)定形成一種新基于二維半離散各向異性空間的新型量子自局域渦旋（如圖2所示）。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)突破了目前孤立量子渦旋只能存在于各向同性結(jié)構(gòu)空間的限制,，開創(chuàng)了一種全新形式的孤立波量子渦旋,。
圖2 半離散渦旋量子液滴(左)及其穩(wěn)定區(qū)域(右)示意圖
這種半離散的結(jié)構(gòu)空間是指量子液滴被囚禁在一排雪茄形的光晶格中，并形成一個(gè)維度連續(xù)而另一個(gè)維度離散的特殊各向異性空間結(jié)構(gòu)（如圖3所示）,。利用緊束縛近似的解析分析和數(shù)值計(jì)算,，研究團(tuán)隊(duì)證明了量子液滴內(nèi)部的平衡效應(yīng)可以使得這種半離散的量子渦旋至少可以穩(wěn)定到拓?fù)浜蔀?的渦旋態(tài)。在該研究論文的最后,，研究團(tuán)隊(duì)也對(duì)這種新型的量子液態(tài)渦旋態(tài)處于不穩(wěn)定時(shí)的豐富動(dòng)力學(xué)行為（如圖4所示）以及其實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的條件進(jìn)行了探討，為這種新型量子渦旋態(tài)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)提供理論依據(jù),。
圖3 半離散各向異性空間示意圖
圖4 半離散量子液滴的各種非穩(wěn)動(dòng)力學(xué)
[DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.133901]
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