物理学院学术报告（第53期）

报告题目：低维强相互作用玻色气体：从降维到周期驱动

报告专家：郭彦良 博士    因斯布鲁克大学

报告时间：2024年07月19日（周五）10:00

报告地点：理6栋302      邀请人：李畅

报告内容：

维度在确定物理系统的性质和特性方面起着至关重要的作用。对于量子系统来说，在降维的过程中，随着相互作用和量子涨落的影响增强，导致了量子效应在降维过程中变得非常多样。在大多数情况下，维度是固定为某个整数值。在这个报告中，我将介绍我们最新的研究成果，即用强相互作用的超冷玻色子（铯原子Cs）在可变光晶格势能中来研究量子气体在从二维到一维的过程中，如何从二维的BKT超流体性质演变到一维Lieb-Liniger 超流性质。以此来追溯系统是如何感受到维度的变化。我们的实验数据与考虑阱和有限温度影响之后的量子蒙特卡洛（QMC）理论结果有着很好的吻合。由于温度是QMC的输入量，通过实验理论结果的拟合，我们也相当于制作了一个能够测量强相互作用下的二维和一维量子玻色气体温度的温度计，精确度高达1nK。用这个温度计，我们意外的发现在从三维到二维再到一维的降维过程中，出现了先升温再降温的现象。这个和简单常理相悖的制冷现象可以用熵来解释，其精髓类似于退磁制冷。一维的强相互作用气体在周期性驱动下，也展现出丰富的物理特性。量子受激转子(Quantum Kicked Rotor)是一个研究量子动力学的典型模型。作为一个周期性驱动的量子系统，它经常用于研究系统从局域化到热化扩散的过程。不断周期性地激发量子气体，在动量空间中会呈现出局域化的特性，而单粒子情况也被看作是动量空间中的安德森局域化。在这个工作中[3]，周期驱动的一维强相互作用量子气体，也存在多体动量局域化。在不停地周期性激发下，一维强相互作用气体的动量分布经过一些初始演化后就停止扩展，并基本保持不变。在此同时，我们也观察到了系统的动能和香农熵逐渐饱和。这些实验现象与随机驱动下的结果完全不同，随机驱动使得系统完全热化。我们的结果也为量子多体系统的局域化，热化以及混沌的产生等问题的研究提供更多视角也提出了更多问题。

专家简介：

郭彦良目前是因斯布鲁克大学Hanns-Christoph Nägerl教授小组的博士后。他曾于武汉大学和里昂第一大学（法国）获得学士学位。随后在巴黎综合理工学院和光学学院获得硕士学位（2017年），并在巴黎第十三大学的Hélène Perrin教授指导下获得了博士学位（2020年）。他的研究兴趣主要集中在超冷原子实验和量子模拟。在博士期间，他研究了气泡阱中旋转的超流体和巨涡旋，环阱中旋转的超流体，以及失重情况下在气泡阱表面的BEC。在因斯布鲁克做博士后期间，他专注于低维量子气体研究，包括由二维到一维的维度过渡、杂质在一维强关联系统的动力学、一维可调相互作用气体的量子踢击转子(quantum kicked rotor)和量子混沌等。