基于高维光晶格的超强模拟规范场研究

We have built a highly efficient magnetic transfering belt system in our Bose-Einstein condensation(BEC) apparatus. Now the BEC atoms sits in a location with superb optical access, which is ready for various type of optical lattices and high resolution in situ imaging. We plan to start the research on synthetic gauge field with high dimention optical lattice. We will generate extremely strong gauge field with allow us to observe the famous hofstadter butterfly band structure and study the novol quantum state and quantum phase transition in this system.

通过在已有的一套玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）装置上搭建高效磁转移系统，我们将BEC转移到了具有优越optical access的区域，具备了实现各种维度的光晶格和超高分辨率原位成像的能力。在此基础上，我们拟开展基于高维光晶格的超强规范磁场的量子仿真实验研究，将利用光晶格产生超强的等效规范磁场，观察超冷原子系统在此超强场中的hofstadter butterfly能带结构，并研究此系统中的量子态和量子相变。

量子调控是近年来超冷原子物理的热点研究领域。特别的，利用量子调控实现等效磁场和自旋-轨道偶合具有非常重要的研究意义。本项目在国际上首次实现利用调制磁场梯度实现的自旋-轨道偶合。我们的方法解决了传统利用拉曼光束实现自旋-轨道偶合方案中对超冷原子系统的加热问题，开创了自旋-轨道偶合研究领域的一个全新的领域，对构建具有自旋-轨道偶合的新奇量子系统，研究超冷原子系统中的拓扑特性等物理学中的前沿问题具有重要价值。同时，本项目也发展了强梯度磁场调制，蓝失谐光晶格，低维量子系统的构建等关键技术，为未来的量子调控研究提供了关键手段。