超冷原子气体中从超流体态到莫特绝缘体态的量子相变

对于处于绝对零度温度的系统,所有热涨落均被冻结,此时量子涨落占据主导地位。当两个相互竞争的能量项的相对强度跨越临界值时,这些微观量子涨落可诱发多体系统基态的宏观相变。该研究团队通过三维光学晶格势场中具有排斥作用的玻色-爱因斯坦凝聚体观测到此类量子相变。随着晶格势阱深度的增加,研究人员观察到从超流体到莫特绝缘体相的转变。在超流相中,每个原子分布在整个晶格空间,具有长程相位相干性;而在绝缘相中,确定数量的原子被局域化在各个晶格位点,晶格间不存在相位相干性——该相的特征表现为激发谱中存在能隙。该团队实现了系统两个基态之间的可逆转变。

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