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山西大学肖连团团队:光晶格中量子模拟研究获新进展

发布时间: 2019-11-16 15:02:18    热度: 2369

国家重点研发项目“基于光学晶格的超临界量子气体量子模拟”取得新进展。9月18日,记者走进山西大学量子光学和光量子器件国家重点实验室超冷分子实验室,采访了项目负责人、山西大学教授肖连团。

实验室的一个角落。由肖连团的团队提供

"目前,我们的研究有三个新进展."肖连团说,首先实现了强相互作用超冷费米气体的无摩擦功,消除了量子多体系统中存在的量子摩擦,同时观察到尺度不变费米气体的超efimov动力学效应。其次,研究了强自旋交换相互作用在碱土和类碱土金属超冷原子中引起的对称性保护的拓扑状态。第三,冷原子系统拓扑状态的量子模拟取得了重要进展。

肖连团教授在实验室。由肖连团的科研团队提供

量子控制和量子信息研究是材料科学、信息技术和国防建设领域的前沿。通过将原子置于光学晶格等方法构建宏观量子系统,将传统外场控制方法发展到光电磁学等方法之外,采用量子控制方法进一步实现量子现象的控制和发展,突破了新材料研发、新结构构建、新物理状态发现等方面的经典极限,在信息、能源和国家安全等未来战略发展领域发挥着关键作用。目前,世界主要发达国家的领先研究机构在这一领域投入了大量人力物力,国际竞争态势已经形成。

肖连团教授(中)指导科学研究。由肖连团的科研团队提供

目前,该项目的研究已经获得了一批具有自主知识产权的关键核心量子仿真和控制技术。该项目侧重于基于光学晶格中过冷量子气体中强相互作用的量子多体模拟的总体目标。在该系统中,精确构建了高度相关的量子多体模型,开发了高精度的操作和测量技术,实现了新型量子态。光学晶格中过冷原子和极性分子量子气体实验平台的研究与构建,高灵敏度、高分辨率探测技术和高精度相干光操作技术的发展。通过操纵量子多体系统的几何构型、尺寸、相互作用和内部自由度,研究光学晶格中过冷原子气体量子关联效应和极性分子长程偶极相互作用,以及过冷原子气体量子关联效应和极性分子长程偶极相互作用诱导的各种新型量子现象、低维量子磁性、拓扑态等新型相态和相变行为。

该研究团队在超冷量子气体精密控制、超冷量子气体非平衡动力学控制和新型量子相变物理的研究方面取得了一些里程碑式的成果。已申请20多项国际/国内发明专利,研究成果受到国内外学术界的广泛关注。一批超冷原子物理和量子信息科学交叉领域的杰出研究人员已经得到培训和组建,他们能够协调解决关键问题,面对国际科技舞台和国际前沿,思维活跃,能够创新。

在中国重大科技创新2030项目中,“量子通信和量子计算机”将被明确部署。该领域的总体研究目标是建立全新的量子调控和量子信息技术,开发实用的量子器件,为未来信息技术的建设奠定理论、技术和人才基础。目前,光学晶格中的过冷原子和分子量子系统已经成为模拟量子多体物理的重要平台。该系统中新颖的量子态及其具有量子磁性和拓扑性质的相变可以促进未来信息和材料科学领域的革命性发展。精确构建强关联量子多体模型、发展高精度操作和测量技术、实现新型量子态是该系统亟待解决的前沿和热点问题。这项研究工作极具挑战性和创新性。

据报道,该项目的牵头单位是山西大学,参与单位包括华东师范大学、浙江大学和复旦大学。该项目依赖于中国四个国家重点实验室的超冷原子和极性分子量子气体研究平台,涉及近100名研究人员。

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