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)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与中国科学院武汉物理与数学研究所关课题组合作， 最近，通过对光学晶格中超冷原子的量子调控和测量，在世界上首次获得了一维有限温度多体系统在经典气体和量子液体之间跃迁的量子临界性质，并通过测量其相位关联观察了拉廷杰液体的幂律关联特性。 国际权威学术期刊《物理评论快报》最近发表了这一成果。

一维量子系统的研究涉及许多物理材料，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子学、传感、能源和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·霍尔丹(Duncan Haldane)和他的合作者建立了一个名为“超勇-拉廷格液体”(Chooyong-Rattinger Fluid，tll)的理论，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、赝长程序、自旋电荷分离等。然而，由于用实验方法制备和控制一维量子系统极其困难，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学界面临的巨大挑战。

为了解决这些问题，中国科学家的联合研究小组创造性地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线密度，并引入原子重聚焦方法测量了原子动量空.分布首次从实验上观察到tll的特殊性质——相关函数根据幂指数随距离衰减。通过分析实验观测到的原子密度分布数据，提取了系统的压力、熵密度、比热和压缩性等热力学量，并推导出它们的普遍规律。