量子科技中心_量科网

量子场论为复杂相互作用系统提供了基础模型[1-4]，其应用范围从高能物理、宇宙学延伸至凝聚态物理。然而在非微扰和动力学体系中求解这些模型往往极具挑战性，特别是在超过一维空间的情况下。利用可调控的人工量子系统进行类比模拟，既能验证现有理论预测，又能催生新的物理认知。本研究通过均匀二维玻色-爱因斯坦凝聚体[7,8]中两个相干耦合的自旋分量[5,6]，实现了(2+1)维时空（二维空间加时间）中大质量相对论性场的量子模拟。具体而言，该团队将经典的sine-Gordon模型[9,10]编码于描述两分量相对相位ϕ的场中。研究证明在微扰区，集体场激发呈现出具有可调质量间隙的相对论性色散关系；同时明确观测到包括拓扑畴壁存在（ϕ在其间快速绕转2π[11]）等非微扰现象。该工作为研究宇宙学相关现象——如预加热[12,13]、拓扑缺陷动力学[14,15]以及相对论性假真空衰变[16-19]——开辟了新途径。