Новости Ультрахолодные фермионы: физики воплотили теоретическое квантовое состояние в реальность

[NewsMaker]

Физики впервые имитировали дробный квантовый эффект Холла с парой фермионов.

---

---

Исследователи достигли создания нового топологического состояния материи, известного как Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся , путём управления движением и взаимодействием отдельных атомов в ансамбле ультрахолодных фермионов. Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся , проведённый Филиппом Лунтом из Гейдельбергского университета и его коллегами, имитирует фундаментальные свойства электронов в таких состояниях, демонстрируя возможности холодных атомов для моделирования сложных квантовых эффектов.

Ученые использовали оптические пинцеты для захвата небольшого числа атомов лития-6 и выделили из них строго пару фермионов, находящихся в спиновом синлетном состоянии. Затем для имитации действия магнитного поля они использовали лазерный луч с орбитальным угловым моментом (пучок Лагерра-Гаусса), который заставил атомы вращаться. Однако ключевым элементом эксперимента стало не только вращение атомов, но и их высоко-коррелированное движение вокруг друг друга, необходимое для реализации состояния Лафлина.

Переход в дробное квантовое состояние Холла был достигнут за счёт точной настройки взаимодействий между атомами с помощью Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся . В результате было создано состояние, в котором движение атомов описывается волновой функцией Лафлина для так называемого Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся . Энергия этого состояния оказалась независимой от силы взаимодействия между атомами, что соответствует теоретическим предсказаниям.

Для подтверждения создания состояния Лафлина исследователи изменяли частоту лазерного пучка и фиксировали скорость перехода из невращающегося начального состояния при различных значениях взаимодействий. Полученные результаты, а также данные с высокоразрешающей визуализации, подтвердили наличие сильных пространственных корреляций между атомами.

Создание этого состояния стало важным шагом на пути к изучению более сложных Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся , таких как 1/3-состояние Лафлина, формируемое поляризованными по спину атомами. Следующим этапом станет исследование ферромагнитных квантовых состояний Холла и их проявлений в виде магнитных скирмионов в ультрахолодных атомах. Эти достижения открывают новый взгляд на сильно коррелированные топологические состояния материи, которые также активно изучаются в двумерных Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся и системах с Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся .