本文來自科技日報 記者 王海濱

國家重點研發(fā)計劃《基于光晶格超冷量子氣體的量子模擬》項目獲得新進展。9月18日，記者走進山西大學(xué)量子光學(xué)與光量子器件國家重點實驗室的超冷分子實驗室，采訪了項目負責(zé)人、山西大學(xué)教授肖連團。

實驗室一角。肖連團團隊提供

“目前，我們的研究新進展有三項?！毙みB團介紹說，一是實現(xiàn)了強相互作用超冷費米氣體的無摩擦做功，消除了量子多體系統(tǒng)中存在的量子摩擦，同時觀測了標度不變費米氣體地超級Efimov 動力學(xué)效應(yīng)。二是在堿土和類堿土金屬超冷原子中研究了強自旋交換相互作用誘導(dǎo)的對稱性保護的拓撲態(tài)。三是冷原子體系拓撲物態(tài)量子模擬方面取得重要進展。

肖連團教授在實驗室。肖連團科研團隊提供

量子調(diào)控與量子信息研究是當(dāng)今物質(zhì)科學(xué)、信息科技和國防建設(shè)等領(lǐng)域的前沿陣地。通過把原子放在光晶格中等方法構(gòu)建宏觀量子體系，發(fā)展超越光電磁等傳統(tǒng)的外場操控手段，采取量子操控手段，進而對量子現(xiàn)象實現(xiàn)調(diào)控和開發(fā)應(yīng)用，從而在研發(fā)新材料、構(gòu)筑新結(jié)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)新物態(tài)等方面突破經(jīng)典極限，在未來的信息、能源和國家安全等戰(zhàn)略發(fā)展領(lǐng)域中將起到關(guān)鍵作用。目前，世界主要發(fā)達國家的尖端研究機構(gòu)均在該領(lǐng)域投入了大量的人力物力，國際競爭態(tài)勢已經(jīng)形成。

肖連團教授（中）指導(dǎo)科研。肖連團科研團隊提供

目前，項目研究獲得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心量子模擬和調(diào)控技術(shù)。項目圍繞光晶格中超冷量子氣體中基于強相互作用的量子多體模擬總體目標，在該體系中精準構(gòu)建強關(guān)聯(lián)量子多體模型、發(fā)展高精度操控和測量技術(shù)以及實現(xiàn)新奇量子物態(tài)。研究建設(shè)光晶格中超冷原子、極性分子量子氣體實驗平臺，發(fā)展高靈敏高分辨探測技術(shù)和高精密的相干光學(xué)操控技術(shù)，通過操控該量子多體系統(tǒng)的幾何構(gòu)型、維數(shù)、相互作用和內(nèi)部自由度，研究光晶格中的超冷原子氣體量子關(guān)聯(lián)效應(yīng)和極性分子長程偶極相互作用，以及其誘導(dǎo)的各種新奇量子現(xiàn)象、低維量子磁性和拓撲物態(tài)等新奇物相及相變行為。

科研團隊在超冷量子氣體精密操控、超冷量子氣體非平衡動力學(xué)調(diào)控以及新奇量子相變物理的研究中取得了一批標志性成果。申請國際/國家發(fā)明專利20余項，研究成果獲得了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。培養(yǎng)和凝聚了一支能夠協(xié)同攻關(guān)，面向國際科技舞臺和國際前沿，思想活躍，具有創(chuàng)新能力的超冷原子物理與量子信息科學(xué)交叉領(lǐng)域的優(yōu)秀科研隊伍。

我國在科技創(chuàng)新2030重大項目中明確將“量子通信與量子計算機”予以重點部署，該領(lǐng)域的總體研究目標是建立全新的量子調(diào)控與量子信息技術(shù)，開發(fā)實用化的量子器件，為構(gòu)建未來信息技術(shù)奠定理論、技術(shù)和人才基礎(chǔ)。當(dāng)前，光晶格中超冷原子分子量子體系已經(jīng)成為模擬量子多體物理的重要平臺，該體系中具有量子磁性和拓撲特性的新奇量子物態(tài)及其相變，能夠推動未來信息和材料科學(xué)領(lǐng)域的革命性發(fā)展。在該體系中精準構(gòu)建強關(guān)聯(lián)量子多體模型、發(fā)展高精度操控和測量技術(shù)以及實現(xiàn)新奇量子物態(tài)是亟待解決的前沿和熱點問題，研究工作極具挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。

據(jù)介紹，這個項目的牽頭單位為山西大學(xué)，參與單位包括華東師范大學(xué)、浙江大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)。項目依托國內(nèi)四個國家重點實驗室的超冷原子和極性分子量子氣體的研究平臺，參與研究人員有近百人。