밀도 - 장쑤 에니그마 솔루션 주식회사

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측정항목 세부정보

밀도파(DW)는 결정 구조로의 자기 조직화와 연결된 양자 물질의 기본 유형의 장거리 질서입니다. DW 질서와 초유동성의 상호 작용은 이론적 분석에 큰 어려움을 주는 복잡한 시나리오로 이어질 수 있습니다. 지난 수십 년 동안 조정 가능한 양자 페르미 가스는 가장 눈에 띄는 자기 순서1, 쌍 형성 및 초유동성2, Bardeen-Cooper-Schrieffer 초유체에서 Bose-Einstein 응축물3로의 교차를 포함하여 강하게 상호 작용하는 페르미온의 물리학을 탐구하기 위한 모델 시스템의 역할을 해왔습니다. . 여기서 우리는 가로로 구동되는 고급 광학 공동에서 강력하고 조정 가능한 접촉 상호 작용과 광자 매개, 공간적으로 구조화된 장거리 상호 작용을 모두 갖춘 페르미 가스를 실현합니다. 중요한 장거리 상호 작용 강도 이상에서는 DW 순서가 시스템에서 안정화되며, 이는 초복사 광산란 특성을 통해 식별됩니다. 평균장 이론과 질적으로 일치하여 Bardeen-Cooper-Schrieffer 초유체와 Bose-Einstein 응축수 교차에 걸쳐 접촉 상호 작용이 다양해짐에 따라 DW 차수의 시작 변화를 정량적으로 측정합니다. 원자 DW 민감성은 장거리 상호 작용의 강도와 부호를 자기 순서 임계값 아래로 조정하면 크기에 따라 달라지며 접촉 및 장거리 상호 작용에 대한 독립적이고 동시적인 제어를 보여줍니다. 따라서 우리의 실험 설정은 초유동성과 DW 순서의 상호 작용에 대한 실험적 연구를 위해 완전히 조정 가능하고 현미경으로 제어 가능한 플랫폼을 제공합니다.

양자 가스 실험은 희석된 가스에서 시작하고 제어된 방식으로 상호 작용을 추가하여 바닥부터 복잡한 양자 다체 시스템을 만들 수 있는 독특한 기회를 제공합니다. 이는 처음에는 Feshbach 공명을 사용하여 원자 간의 고유 접촉 상호 작용을 정밀하게 제어함으로써 가능해졌습니다. 최근 몇 년 동안 맞춤형 장거리 상호작용5을 사용하여 보다 복잡한 다체 시스템을 엔지니어링하려는 엄청난 노력이 있었습니다. 이 방향의 주요 확장으로서, 큰 영구 자기 모멘트를 갖는 원자 사이의 쌍극자 상호 작용이 보존의 초고체 상을 생성하는 데 성공적으로 사용되었습니다6. 페르미온의 경우, 극성 분자에서 약속된 더 강한 상호 작용이나 Rydberg 드레싱을 사용하여 일시적으로 실현8은 이국적인 양자 단계로 이어질 수 있습니다.

공동 양자 전기역학은 공동 광자9,10,11에 의해 매개되는 분극성 입자 간의 비국소적, 전체적 상호 작용을 엔지니어링하기 위한 유연한 플랫폼을 제공합니다. 고도로 정밀한 공동 내부에 원자를 로드하고 멀리 조정된 분산 영역에서 가로 펌프 빔으로 원자를 구동함으로써 원자 간의 효과적인 상호 작용이 생성됩니다. 이는 효과적인 상호 작용 Hamiltonian11로 설명됩니다.

여기서 \(\hat{n}({\bf{r}})\)는 위치 r의 로컬 밀도 연산자입니다. 단일 모드 캐비티에서 이 상호 작용은 \({\mathcal{D}}({\bf{r}},{{\bf{r}}}^{ 형식의 공간 주기적이고 무한 범위 구조를 갖습니다. {\prime} })={{\mathcal{D}}}_{0}\cos ({{\bf{k}}}_{{\rm{p}}}\cdot {\bf{r} })\cos ({{\bf{k}}}_{{\rm{c}}}\cdot {\bf{r}})\cos ({{\bf{k}}}_{{\ rm{p}}}\cdot {{\bf{r}}}^{{\prime} })\cos ({{\bf{k}}}_{{\rm{c}}}\cdot { {\bf{r}}}^{{\prime} })\), 이는 펌프와 캐비티 모드12의 간섭으로 인해 발생합니다. 여기서 \({{\mathcal{D}}}_{0}={U}_{0}{V}_{0}/{\varDelta }_{{\rm{c}}}\)는 다음과 같습니다. U0는 광자당 공동 전위 깊이이고 V0는 펌프 레이저의 강도에 비례하는 펌프에 의해 유도된 광 이동입니다. Δc는 캐비티 공진에서 펌프의 디튜닝(detuning)이며, 그 부호는 상호작용의 인력 또는 반발 특성을 결정합니다(방법). 펌프 및 공동 광자의 파동 벡터는 각각 kp 및 kc로 표시됩니다. 물리적으로 해밀턴 상호작용(식 (1))은 펌프 광자가 원자에서 캐비티 모드로 산란되고 두 번째 원자에 의해 펌프로 다시 산란되는 상관된 반동을 설명합니다.

2π × 3 MHz, we observe a systematic deviation from the linearity, probably due to the lattice formed by the pump, changing the gas properties35. This single-particle effect is not captured by the effective interaction Hamiltonian (equation (1)). The structures arising at Δc ≈ −2π × 7 MHz and −2π × 8 MHz originate from the presence of high-order transverse modes of the cavity, with mode functions overlapping with the atomic density33./p> 0, blue diamonds), no ordering is expected or observed, and we observe a reduction of the susceptibility by up to a factor of approximately three over the same range of \(| {{\mathcal{D}}}_{0}| \). Up to normalization of χDW(0) and \({{\mathcal{D}}}_{0}\) by \({{\mathcal{D}}}_{0{\rm{C}}}\), we observe that for attractive or repulsive long-range interactions, the variations of the susceptibility are identical within error bars for all scattering lengths in the BCS–BEC crossover. This highlights the versatility of our system in independently tuning the short- and long-range interactions, therefore addressing separately pairing and particle-hole channels./p>