序参量的第三量子化(一):具有宏观相干态的BCS-BEC交叉现象

该团队从序参量相位算符与粒子数算符对易关系的角度重新审视了序参量量子化问题(称为“第三量子化”)。研究表明,这种宏观对易关系并非独立于量子力学的基本假设,而是自然涌现于玻色与费米多体系统的热力学极限下的第二量子化框架。由此视角,玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)和巴丁-库珀-施里弗(BCS)态均可理解为由玻色相干态描述的宏观量子态:BEC中玻色子凝聚至具有明确相位的单一相干模,而BCS系统中库珀对的集体激发同样可获得有效的玻色相干描述。基于此,该工作提出对BCS-BEC跨域现象的新宏观诠释。为表征这一跨域过程,研究人员将常规超导体建模为宏观分离超导片段的集合体。随着片段内耦合增强,系统从类BCS区域演化为类BEC区域,此时片段集体呈现宏观相干态行为。片段间隧穿效应继而锁定相位、建立全局相位相干性,最终形成体相玻色-爱因斯坦凝聚。因此,BCS-BEC跨域的相图可理解为序参量相干态动力学所支配的宏观量子过程之体现。这些成果在第三量子化框架下为BEC、BCS超导及BCS-BEC跨域提供了统一的理论视角。
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提交arXiv: 2026-04-23 05:05

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