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中新網(wǎng)合肥8月11日電 (記者 吳蘭)記者11日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、苑震生等與清華大學(xué)翟薈、蘭州大學(xué)么志遠(yuǎn)等合作，使用自主開發(fā)的超冷原子量子模擬器，在量子模擬上取得新進(jìn)展。
該項(xiàng)研究成果近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。
規(guī)范理論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)是物理學(xué)的兩大重要基礎(chǔ)理論。近年來，超冷原子量子模擬器的出現(xiàn)為同時(shí)研究規(guī)范理論和統(tǒng)計(jì)物理提供了理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。規(guī)范理論所描述的物理體系能否通過熱化過程到達(dá)平衡態(tài)？這些問題的解決有助于回答宇宙早期演化等這類遠(yuǎn)離平衡態(tài)的復(fù)雜物理問題。
2020年，中國科大的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了71個(gè)格點(diǎn)的超冷原子光晶格量子模擬器。2022年，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)格點(diǎn)規(guī)范場理論中非平衡態(tài)過渡到平衡態(tài)的熱化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了模擬，首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了規(guī)范對(duì)稱性約束下量子多體熱化導(dǎo)致的初態(tài)信息“丟失”。
近期，本工作的合作者翟薈和么志遠(yuǎn)等通過理論研究指出，在此類格點(diǎn)規(guī)范模型中，量子熱化和量子相變之間存在關(guān)聯(lián)，預(yù)言系統(tǒng)只有在量子相變點(diǎn)附近才能達(dá)到完全的熱化。進(jìn)一步觀測格點(diǎn)規(guī)范理論的量子熱化和量子相變之間的關(guān)系，對(duì)之前的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽诵碌奶魬?zhàn)：如何在單格點(diǎn)精度原位地、可區(qū)分原子數(shù)地操控和探測多體量子態(tài)。
潘建偉、苑震生團(tuán)隊(duì)在已有的超冷原子量子模擬器基礎(chǔ)上，開發(fā)了單格點(diǎn)精度、粒子數(shù)可分辨的原子操作和檢測技術(shù)?；诖?，制備和探測任意原子構(gòu)型的多原子量子態(tài)，并在滿足規(guī)范對(duì)稱性約束下，追蹤多體量子態(tài)的動(dòng)力學(xué)演化過程。
在該工作中，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中制備了特殊原子構(gòu)型的初態(tài)，利用絕熱演化的方法研究了滿足規(guī)范對(duì)稱性約束的量子相變過程，通過有限尺寸標(biāo)度理論首次在實(shí)驗(yàn)中精確地確定了相變點(diǎn)。同時(shí)，他們研究了同一構(gòu)型初態(tài)在遠(yuǎn)離平衡條件時(shí)的退火動(dòng)力學(xué)過程，揭示了具備規(guī)范對(duì)稱性的多體系統(tǒng)處于量子相變臨界點(diǎn)附近時(shí)易于熱化到平衡態(tài)的規(guī)律。(完)
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