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澳门新葡新京官方网站:【中国科学报】超冷原子体系助力构造理想外尔半金属

时间:2021-04-21 16:57:05 来源:中国科学报

  本报讯 中国科学技术大学(以下简称中国科大)潘建伟院士、陈帅教授等与北京大学刘雄军教授等合作,在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得重要进展。他们在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维自旋轨道耦合,并构造出有且仅有一对外尔点的理想外尔半金属能带结构。该研究成果近日发表于《科学》。


  外尔半金属是一类重要的拓扑物态,其能带中的外尔点结构具有许多奇异的性质:它是一种拓扑磁单极子,且总是成对出现,其附近的低能激发的运动模式符合“外尔费米子”的方程。有且仅有两个外尔点的外尔半金属——理想外尔半金属,是外尔半金属“家族”中最基础的一员。


  超冷原子体系具有环境干净、高度可控等重要特性,通过超冷原子研究拓扑量子物态是目前量子模拟领域中的热点,其中人工合成自旋轨道耦合是实现拓扑物相的一项重要技术。实现外尔半金属等高维拓扑物态的模拟,三维自旋轨道耦合是其必要条件,意味着需要构建更加复杂的三维非阿贝尔规范势,但是这一直是超冷原子量子模拟领域的重大挑战。


  为实现三维自旋轨道耦合和理想外尔半金属能带,研究团队设计了巧妙的光路,通过将光晶格“旋转”45°,并将相位锁定,准确构造出理论方案中三维结构的拉曼势,合成三维自旋轨道耦合,同时通过调节实验参量合成了有且仅有两个外尔点的能带结构,并用两种方法印证了理想外尔半金属能带的实现。(桂运安)


  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1126/science.abc0105


  《中国科学报》 (2021-04-21 第1版 要闻)

  http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/4/362104.shtm


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