“中国率先在冷原子系统中模拟曲面量子霍尔效应”

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据科技日报4月11日报道，记者从中国科技大学获悉，该校郭光翠院士团队周正威教授研究组在量子模拟方面取得重要进展，该团队与美国莱斯大学、加州大学圣地亚哥分校、中科院物理所合作， 提出了在冷原子系统中模拟磁单极场的新方案，研究了冷原子系统中曲面上的量子霍尔效应，为寻找新的奇异量子态提供了理论指导。 相关研究成果近日发表在《物理评论快报》上。

如何在冷原子系统中模拟比较有效的规范场，实现中性原子的量子霍尔效应，是超冷气体量子模拟中的重要课题。 迄今为止，已知通过旋转受束缚的超冷量子气体，可以用中性原子模拟等效磁场，在该系统中有望实现量子霍尔效应。 但是，旋转产生的离心力会使原子团离开束缚井，观测不到所需的物理效果。

因此，周正威等人提出用新的冷原子模拟量子霍尔效应。 分解表明，在多组分冷原子气体中，利用目前通过动力学控制现有磁场强度可以模拟实际空之间等效的磁单极场的实验条件，可以将冷原子团束缚在闭合的球面上。

这样的球心是一个比较有效的磁单极球面，是诺奖获得者和田为了理解分数量子霍尔效应而提出的。 但是，尽管目前大多数大一统理论预言了磁单极的存在，但实验上没有观测到磁单极存在的确切证据。 因此，迄今为止，人们普遍认为霍丹的这个构想只能作为解决问题的构想，难以通过实验实现。 周正威、周祥等人巧妙地利用现有条件，构建等效磁单极场，克服了上述困难，为在实验台精确实现霍丹球面平整解决了障碍。