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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點,，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場,、面向國家重大需求、面向人民生命健康,，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫,，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu),。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】科學(xué)家觀測到準(zhǔn)粒子禁閉的微觀動力學(xué)行為

2024-12-25 中國科學(xué)報王敏

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禁閉是一類非常有趣的物理現(xiàn)象，其中夸克禁閉是指由于夸克之間強(qiáng)相互作用的存在,，人們無法在自然界中觀測到單個的夸克,，它們總是以多個捆綁在一起形成復(fù)合粒子的形式，如中子,、質(zhì)子被觀測到,；即便在高能粒子碰撞機(jī)中，人們也幾乎無法改變夸克之間的相互作用,，粒子碰撞碎片中的夸克瞬間就形成了新的復(fù)合粒子,。類似的，人們在凝聚態(tài)體系中觀測到準(zhǔn)粒子成對出現(xiàn)的現(xiàn)象,，通過量子調(diào)控手段可以改變準(zhǔn)粒子間的相互作用,，從而使準(zhǔn)粒子受控地處在禁閉或者解禁閉狀態(tài)。一個物理體系中是否存在禁閉現(xiàn)象,？能否人為調(diào)控粒子間相互作用,，從而實現(xiàn)禁閉到解禁閉狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換？這些牽涉復(fù)雜的量子多體效應(yīng),，理論上一般沒有解析方法求解,，數(shù)值求解也面臨各種挑戰(zhàn)。

近年來,，超冷原子量子模擬器的出現(xiàn)為研究禁閉問題提供了新的手段,。2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊首次使用超冷原子光晶格量子模擬器建模了U（1）格點規(guī)范理論并驗證了相應(yīng)的局域規(guī)范守恒特性,。在此次實驗中,，研究團(tuán)隊巧妙地設(shè)計了線性傾斜勢與超晶格勢阱結(jié)合的方案，在該條件下將玻色-哈伯德模型映射為具有動態(tài)電場的U（1）量子鏈路模型,，實驗?zāi)M了具備動態(tài)外電場的量子電動力學(xué)規(guī)范理論,。同時，研究團(tuán)隊開發(fā)了具備單格點及粒子數(shù)分辨的量子氣體顯微鏡,，原位產(chǎn)生并實時觀測了粒子與反粒子對的微觀動力學(xué),，清晰展示了U（1）格點規(guī)范理論中禁閉相和非禁閉相的轉(zhuǎn)變過程。

該研究表明,，超冷原子量子模擬方法為探索規(guī)范理論中的量子相變提供了全新視角,，并將在研究非阿貝爾格點規(guī)范理論、二維和三維格點規(guī)范模型的非平衡動力學(xué)等計算復(fù)雜度超越經(jīng)典計算能力的物理問題中獲得更為重要的應(yīng)用。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-024-02702-x

（原載于《中國科學(xué)報》?2024-12-25?第1版?要聞）

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉,、苑震生等與合作者在超冷原子量子模擬實驗研究中取得重要進(jìn)展,。研究團(tuán)隊首次觀測到格點規(guī)范理論中的禁閉相與非禁閉相轉(zhuǎn)化的微觀動力學(xué)過程，為理解這一復(fù)雜的量子多體現(xiàn)象提供了新的研究手段,。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-物理學(xué)》,。禁閉是一類非常有趣的物理現(xiàn)象，其中夸克禁閉是指由于夸克之間強(qiáng)相互作用的存在,，人們無法在自然界中觀測到單個的夸克，它們總是以多個捆綁在一起形成復(fù)合粒子的形式,，如中子,、質(zhì)子被觀測到；即便在高能粒子碰撞機(jī)中,，人們也幾乎無法改變夸克之間的相互作用,，粒子碰撞碎片中的夸克瞬間就形成了新的復(fù)合粒子。類似的,，人們在凝聚態(tài)體系中觀測到準(zhǔn)粒子成對出現(xiàn)的現(xiàn)象,，通過量子調(diào)控手段可以改變準(zhǔn)粒子間的相互作用，從而使準(zhǔn)粒子受控地處在禁閉或者解禁閉狀態(tài),。一個物理體系中是否存在禁閉現(xiàn)象,？能否人為調(diào)控粒子間相互作用，從而實現(xiàn)禁閉到解禁閉狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,？這些牽涉復(fù)雜的量子多體效應(yīng),，理論上一般沒有解析方法求解，數(shù)值求解也面臨各種挑戰(zhàn),。近年來,，超冷原子量子模擬器的出現(xiàn)為研究禁閉問題提供了新的手段。2020年,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊首次使用超冷原子光晶格量子模擬器建模了U（1）格點規(guī)范理論并驗證了相應(yīng)的局域規(guī)范守恒特性,。在此次實驗中，研究團(tuán)隊巧妙地設(shè)計了線性傾斜勢與超晶格勢阱結(jié)合的方案,，在該條件下將玻色-哈伯德模型映射為具有動態(tài)電場的U（1）量子鏈路模型,，實驗?zāi)M了具備動態(tài)外電場的量子電動力學(xué)規(guī)范理論。同時,，研究團(tuán)隊開發(fā)了具備單格點及粒子數(shù)分辨的量子氣體顯微鏡,，原位產(chǎn)生并實時觀測了粒子與反粒子對的微觀動力學(xué)，清晰展示了U（1）格點規(guī)范理論中禁閉相和非禁閉相的轉(zhuǎn)變過程,。該研究表明,，超冷原子量子模擬方法為探索規(guī)范理論中的量子相變提供了全新視角，并將在研究非阿貝爾格點規(guī)范理論、二維和三維格點規(guī)范模型的非平衡動力學(xué)等計算復(fù)雜度超越經(jīng)典計算能力的物理問題中獲得更為重要的應(yīng)用,。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-024-02702-x（原載于《中國科學(xué)報》?2024-12-25?第1版?要聞）

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