光学超晶格中冷原子新奇量子态的实验和理论研究

受限冷原子系统由于其相互作用、组份、维度、外势等参数的可调控性被认为是一种理想的人工调制凝聚态系统。近年来，许多具有内部结构的冷原子被制备出来，为探索新奇量子态开辟了新的途径。由于原子内部自由度所引起的能级超精细结构对原子的低能物理性质有很大影响，产生了很多在传统凝聚体中所没有的或不容易研究清楚的新奇量子态。光学超晶格的结构特性也会诱导出许多新奇量子现象。本项目将从实验、数值模拟和解析推导三方面同时进行，研究光学超晶格中具有内部结构的冷原子新奇量子态、不同有序态的共存和转变、动力学、输运性质、量子磁性和局域化；同一组份但具有不同外部态的多个凝聚体的相干性；混合自旋冷原子包括玻色费米混合系统中的新奇量子态；以及具有不同几何结构的光学超晶格中冷原子的拓扑量子态。本项目将揭示该系统中的新奇量子现象，确定它们的物理机制，促进对冷原子物理及相关凝聚态系统奇异量子态的全面认识。

光晶格中的超冷原子和玻色—爱因斯坦凝聚（BEC）的研究是当前原子分子和光物理的一个国际前沿课题。不仅具有科学上的重大意义而且具有技术上的潜在应用前景。本项目采用实验和理论相结合的方法，从实验、数值模拟和解析推导三方面同时进行，研究了光学超晶格中冷原子的新奇量子态，并建立了光晶格超冷原子的实验平台，发展了与光晶格中冷原子体系相关的观测和操控技术，很好地完成了课题任务。项目期间，我们在SCI刊物上发表论文118篇，包括Physical Review Letters 2篇，Physical Review系列63篇，Scientific Reports 1篇。