我国科学家在一维量子液体研究领域获重要进展

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，潘剑伟教授及其同事袁振生等人与中国科学院武汉物理与数学研究所管理研究组合作， 最近通过对光学晶格中过冷原子的量子调控和测量，在世界上首次获得了经典气体和量子液体之间跃迁的一维有限温度多体系统的量子临界性质，并通过测量其相位相关性，观察到了拉廷格液体的幂律关联性质。 国际权威学术期刊《物理评论快报》最近公布了这一结果。

一维量子系统的研究涉及多种物理材料，如纳米线、纳米管、线性冷原子阵列等。这些材料有望应用于纳米光电、传感、能源、量子信息处理等技术领域。在这一研究领域，2016年诺贝尔物理学奖获得者邓肯·霍尔登和他的合作者建立了一个理论，称为超永-拉廷格液体(TLL)，该理论预测了低温下一维系统的一系列物理特性，如超导性、假长过程、自旋-电荷分离等。然而，由于在实验上制备和控制一维量子系统的巨大困难，观察预测的物理特性和一维量子临界现象一直是国际物理界的一个主要挑战。

为了解决这些问题，我们的科学家共同建立了一个新的实验系统，并开发了一种独特的量子控制技术。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，通过高分辨率原位成像技术精确测量了一维原子的线密度，并引入原子重聚焦方法测量了原子动量的空间分布。他们第一次通过实验观察到了热释光的独特性质——相关函数随距离呈指数衰减。通过分析实验中观察到的原子密度分布数据，他们提取了系统压力、熵密度、比热和压缩性等热力学量，并推导出他们遵循的普遍规律。