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超辐射晶格中平带局域化的实验观测

编辑: 时间:2021年03月12日 访问次数:125

  能带色散处处为零的平带系统在量子多体物理的研究中扮演了重要的作用,由于其很大的简并度,只需要较小的相互作用就可以导致强关联现象。特别是具有拓扑特性的平带,为研究强关联拓扑物态提供了一个可靠的平台。然而在原子系统中同时实现拓扑不平凡和零带宽的能带结构对实验设计和调控能力有着苛刻要求。目前在基于原子的量子模拟实验中得到的平带都不具有拓扑特性。

  近日,浙江大学物理学系朱诗尧院士团队首次在碱金属热原子气中实现了具有非零拓扑卷绕的平带并观察其中的平带局域化。相关成果于20213月发表于Physical Review Letters上。

  该实验利用两束驻波激光耦合铯原子蒸汽,在动量空间形成准一维的Creutz型超辐射晶格。通过调控两束驻波的光强和相对空间相位,他们可以选择性的激发平带和调控合成磁场的大小。平带所引起局域化的特征尺度由合成磁场的大小决定,并且可以通过对晶格中超辐射态的辐射强度进行测量。这项工作为强关联拓扑物态的研究提供了一个全新的研究平台。

  浙江大学物理学系博士生贺炎炎和毛若松是论文的共同第一作者。浙江大学物理学系蔡晗博士后和张俊香教授是共同通讯作者。其他作者还包括国防科技大学李永强教授、上海交通大学袁璐琦特别研究员、浙江大学物理学系朱诗尧院士和王大伟研究员。

  这一研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发项目、浙江省重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金和上海市自然科学基金的支持。

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(a)两束驻波激光耦合室温原子,在动量空间中形成具有零带宽和非零拓扑卷绕能带的Creutz超辐射晶格。(b)选择性的激发平带,观察平带在不同合成磁场下的光学响应,验证Creutz晶格的平带局域化。

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.103601