Floquet Quantum Spin Hall Insulator in Cold Atomic Systems
对于冷原子系统，周期性地改变光晶格势提供了一种通用而简单的方法来驱动系统进入具有非平凡拓扑的相位。除了它的简单性，这种驱动方法，相比通常的驱动方法，通过施加一个外部的电磁场的静态系统，具有的优点，它不会打破原来的静态系统的时间反演对称性在任何给定的时间。基于这种方法，我们发现具有时间反演对称性的平凡绝缘体可以被驱动到Floquet量子自旋霍尔绝缘体。这种新的物质状态可以在同一边界上稳定地拥有一对或两对无隙螺旋态，这表明这种状态不是量子自旋霍尔绝缘体的简单模拟。讨论了时间反演破缺周期扰动的影响、新态的稳定性以及这种新的驱动方法对不具有时间反演对称性的系统的影响。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Omnidirectional spin Hall effect in a Weyl spin-orbit coupled atomic gas
我们表明，在三维（外尔）自旋轨道耦合的存在下，横向自旋电流产生响应于一个恒定的自旋无关的力或随时间变化的塞曼场在任意方向。这种效应是二维Rashba自旋轨道耦合的普遍内禀自旋霍尔效应的非阿贝尔对应物。我们通过计算费米子和非凝聚玻色子的相应电导率来量化这种全向自旋霍尔效应的强度。在超冷原子系统中没有任何类型的无序，这使得观察这种效应是可行的。
2017-04-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum Hall and Synthetic Magnetic-Field Effects in Ultra-Cold Atomic Systems
在这一章中，我们简要回顾了超冷原子气体中合成磁场和量子霍尔效应的理论和实验研究现状。我们专注于整数，自旋和分数霍尔效应，表示连接到拓扑物质，并讨论了实现成熟的规范场理论的合成磁场有自己的动力学的前景。这些系统的优势，传统的电子系统突出。最后，与其他基于光子和捕获离子系统的合成物质平台的跨学科比较。我们希望这一章能说明这一领域近年来取得的令人兴奋的进展。
2022-09-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
Visualizing edge states with an atomic Bose gas in the quantum Hall regime
我们设计了一个细长的带状几何形状的二维磁晶格，有效的每格元通量~4/3倍的通量量子。我们在这条带上对原子玻色-爱因斯坦凝聚体的定域边缘态和体态进行了成像，沿窄方向具有单格点分辨率。此外，我们观察到跳跃轨道的激发原子沿着我们的系统的边缘，类似于边缘磁等离子体在2-D电子系统，和动态的霍尔效应体激发。我们的晶格的长方向由光晶格的位置组成，而其窄方向由内部原子自旋态组成。我们的技术具有最小的加热，一个功能，将是重要的霍夫施塔特蝴蝶光谱测量和实现劳克林的电荷泵。
2015-02-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
The quantized Hall conductance of a single atomic wire: A proposal based on synthetic dimensions
本文提出了一种直接测量一维原子气体输运中霍尔电导量子化的方法。我们的方法建立在两个主要成分上：（1）收缩光学势，它产生一个连接到两个水库的介观通道，以及（2）通道的时间周期性调制，专门设计用于沿着额外的合成维度产生运动。这个虚构的维度是由与紧密限制的通道相关联的谐振子模式跨越的，因此，相应的“晶格位置”与系统的能量密切相关。我们分析了这种混合二维系统的量子输运性质，突出了合成维所提供的吸引人的功能。特别是，我们演示了如何充满活力的合成维度的性质，结合准能谱的martally-driven通道，允许直接和明确的观察的量化霍尔效应在两个水库的几何形状。我们的工作说明了如何在最小的一维设置中访问物质的拓扑特性，并具有直接和实际的实验结果。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Realization of a fractional quantum Hall state with ultracold atoms
该研究在光学晶格超冷原子体系中实现两粒子、16格点的玻色型 ν=1/2 Laughlin 态，并通过关联、霍尔响应和能隙光谱验证其分数量子霍尔特征。
2022-10-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Chiral edge dynamics and quantum Hall physics in synthetic dimensions with an atomic erbium Bose-Einstein condensate
本研究利用铒原子玻色-爱因斯坦凝聚体在合成维度中实现了二维合成霍尔系统，观测到手性边缘电流，并通过局部陈标记验证了其拓扑性质，为冷原子系统中的拓扑相研究提供了新平台。
2023-04-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Creating fractional quantum Hall states with atomic clusters using light-assisted insertion of angular momentum
我们描述了一个协议，以准备集群的超冷玻色子原子在强相互作用的状态，让人想起分数量子霍尔态。我们的计划包括在注入一个控制量的角动量的原子气体使用拉曼跃迁携带轨道角动量。通过向每个原子注入一个单位的角动量，可以实现单涡旋态，对于足够大的粒子数，这可以用平均场论很好地描述。我们还提出了实现分数量子霍尔态的方案，即玻色子Laughlin态和Moore-Read态。我们调查的绝热成核这样的拓扑状态的要求，特别是比较线性朗道-齐纳斜坡和任意斜坡从优化控制方法。我们还表明，该协议需要很好的控制各向同性字符的捕获潜力。
2016-08-26 cond-mat.quant-gas
Reaching Fractional Quantum Hall States with Optical Flux Lattices
我们提出了一个强有力的方案，通过它可以实现超冷原子气体玻色子的分数量子霍尔态。我们描述了一种新的光通量格，适用于常用的原子物种与基态角动量$J_g = 1$，其最低能带是拓扑的，几乎没有色散。通过精确对角化研究，我们发现，即使是适度的相互作用，多体基态由玻色子分数量子霍尔态，包括Laughlin状态和摩尔-里德（Pfalan）状态。在现实条件下，这些阶段被证明具有比超冷气体中可实现的温度范围更大的能隙。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Model Fractional Quantum Hall States on Lattices: Exact Parent Hamiltonians and Routes to Realization
International Center for Quantum Materials, Peking University（北京大学量子材料中心）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学量子器件北京市重点实验室）
本文构建了使格点采样连续LLL模型态为精确零模的母哈密顿量，发现短程密度相互作用稳定Laughlin态，双体在位排斥支持Moore-Read三重态，为实验实现FQH态提供理论框架。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Quantum Hall Physics with Cold Atoms in Cylindrical Optical Lattices
提出并研究了光晶格中费米冷原子圆柱几何上的哈伯德模型的各种实现。圆柱形光晶格是由共同传播的拉盖尔-高斯光束，即~携带轨道角动量的光束。通过光束的强聚焦，我们以环的形式创建了一个真实的空间光晶格，其在能量上是偏移的。然后，第二组拉盖尔-高斯光束在这些环之间引起拉曼跳跃，印刻对应于合成磁场（人造规范场）的相位。此外，通过旋转晶格势，我们实现了一个缓慢变化的通量通过孔的圆柱，这使我们能够探测系统的霍尔响应作为实现Laughlin的思想实验。我们研究如何在这种设置中观察到存在相互作用的分数量子霍尔物理。
2015-10-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spontaneous quantum Hall effect in an atomic spinor Bose-Fermi mixture
我们研究了自旋- $1$玻色子和自旋- $1/2$费米子冷原子的混合物，例如，$^{87}$ Rb和$^{6}$ Li，限制在三角形光晶格中。当费米子处于$3/4$填充状态时，费米面嵌套导致玻色子在基态自发形成各种自旋织构，如共线、共面甚至非共面自旋序。相图绘制出不同的玻色子隧穿和玻色-费米相互作用。最重要的是，在一个非共面状态的混合物被发现表现出自发的量子霍尔效应的费米子和玻色子的晶体超流性，都由相互作用驱动。
2015-03-06 cond-mat.quant-gas
From Rotating Atomic Rings to Quantum Hall States
目前，人们正致力于制备超冷中性原子的强关联量子霍尔制度。到目前为止，遵循的路线基本上依赖于热力学，即施加适当的哈密顿量并将系统冷却到其基态。在快速旋转的2D谐波阱中，横向磁场的作用由角速度发挥。对于粒子数明显大于1的情况，所需的角动量非常大，并且只能在非常接近解除禁闭极限的自旋频率下才能获得;因此，对实验参数的控制变得过于严格。在这里，我们建议，而不是遵循一个动态的路径开始从气体限制在一个旋转的环。流体的大的转动惯量便于进入具有大的角动量的状态，对应于巨大的涡旋。初始的环形囚禁势被几何变换成谐波约束，使相互作用的原子气体处于所需的量子霍尔区。我们提供了清晰的数值证据表明，对于一个相对较宽的初始角频率范围内，巨涡态是玻色子$ν=1/2$ Laughlin状态的几何连接，我们讨论了许多粒子的标度。
2011-01-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
The Realization and Dectection of Weyl Semimetals and Chiral Anomaly in Cold Atomic Systems
在这项工作中，我们描述了一种方法来实现三维外尔半金属耦合多层蜂窝光晶格在一对拉曼激光器的存在。拉曼激光使每个孤立的蜂窝层成为陈式绝缘体。在有限的层间耦合下，由于拉曼辅助隧道效应，系统的体隙在一定的面外动量处闭合，并产生外尔半金属相。使用实验相关参数，我们表明，一对和两对外尔点可以实现通过调整层间耦合强度。我们认为Landau-Zener隧穿可以用来探测Weyl点，并表明当Weyl点出现时跃迁几率显著增加。本文还讨论了利用磁场梯度实现手征反常的问题。
2016-07-14 cond-mat.quant-gas
Concept of contact spectrum and its applications in atomic quantum Hall states
超冷原子的一个独特特征是长度尺度的分离，$r_0\ll k_F^{-1}$，其中$k_F$和$r_0$分别是表征原子之间的平均粒子距离和相互作用范围的费米动量。对于$s$ -波散射，Shina Tan发现这种稀释导致了广泛的热力学量之间的普遍关系，所有这些关系都由接触控制。在这里，我们表明，接触的概念可以推广到一个任意的分波散射。所有分波散射的接触形成接触谱，该接触谱建立了与仅存在$s$ -波散射时的热力学关系显著不同的普遍热力学关系。此外，这样的接触光谱与原子量子霍尔态的特殊二分纠缠光谱有一个有趣的联系，并使这些高度关联的状态使用两体短程关联的内禀探测。
2015-06-04 cond-mat.quant-gas
The Symplectic Fermi Liquid and its realization in cold atomic systems
本文研究了具有大自旋和SP（N）对称性的费米子相互作用系统。我们通过分析每种情况下的守恒量和动力学，将它们的行为与SU（N）对称性的情况进行对比。我们还发展了具有SP（N）对称性的费米子的费米液体理论。我们发现，在相互作用的存在下，有效质量和逆压缩性总是增强，并且在不同的参数制度中，增强的N依赖性是定性不同的。威尔逊比可以增强，表明系统可以更接近磁不稳定性，与SU（N）方案相反。最后，我们讨论了冷原子中SP（N）对称性的实验途径以及在这些系统中实现高维物理的可能性。
2017-05-11 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Observation of chiral edge states with neutral fermions in synthetic Hall ribbons
手征边缘态是量子霍尔物理学的一个标志。在电子系统中，它们表现为由磁场引起的回旋加速器轨道的宏观结果，该回旋加速器轨道在样品的物理边界处自然被截断。在这里，我们报告的实验实现手征边缘态的带状几何与超冷气体的中性费米子进行人工规范场。通过成像沿合成维度的各个站点，我们检测到的边缘状态的存在，调查的手征性作为一个函数的散装边缘耦合的发病，并观察淬火动力学过程中诱导的边缘回旋轨道。费米子手征边缘态的实现是一项基础性的成就，它为边缘态干涉测量和原子系统中非阿贝尔任意子的研究打开了大门。
2015-02-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental realization of a Rydberg optical Feshbach resonance in a quantum many-body system
超冷原子气体中的费什巴赫共振导致了原子物理学中一些最重要的进展。它们不仅能够在BEC-BCS交叉机制中进行开创性的工作[1]，而且还广泛用于超冷分子的缔合[2]，导致形成分子玻色-爱因斯坦凝聚体[3，4]和超冷偶极分子系统[5]。在这里，我们演示了使用超远程里德伯分子的光学费什巴赫共振的实验实现[6]。我们通过调整淬火成深光晶格的量子多体系统的恢复时间来展示它们的实际用途。我们的研究结果为里德伯光学费什巴赫共振开辟了许多应用，因为超长程里德伯分子对几乎所有的原子种类都有丰富的可用共振。其中最有趣的前景是通过耦合到三聚体和四聚体分子状态来实现真正的三体和四体相互作用[7]。
2017-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Anyonic molecules in atomic fractional quantum Hall liquids: a quantitative probe of fractional charge and anyonic statistics
研究了强相互作用二维原子气体中的大质量杂质在合成磁场作用下进入分数量子霍尔区的量子动力学行为。对于合适的原子-杂质相互作用强度值，每个杂质可以捕获一个或多个准空穴激发的H2 O2液体，形成一个绑定的分子状态与新的物理性质。这样的任意子分子的有效哈密顿量内Born-Oppenheimer近似，它提供了重整化的值，其有效质量，电荷和统计相结合的杂质的有限质量与分数电荷和准空穴的统计。单个分子的重整化质量和电荷可以从回旋加速器轨道中提取出来，它被描述为磁场中的自由粒子。任意子统计在一对不可区分的碰撞分子的直接散射通道和交换散射通道之间引入了统计相位，并且可以从微分散射截面中的干涉条纹的角位置来测量。这种方案的实现超出了冷原子气体的重点，特别是在光子系统。
2020-10-06 cond-mat.quant-gas
Topological Chiral Edge States in a Synthetic Dimension of Atomic Trap States
提出利用原子阱态合成维度在具有可调边缘的大型量子霍尔系统中观测手性边缘态，并通过数值模拟验证其对缺陷的鲁棒性，为拓扑物理实验及高激发阱态控制开辟新途径。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Atomic physics on a 50 nm scale: Realization of a bilayer system of dipolar atoms
原子物理学极大地推进了量子科学，主要是由于能够高精度地控制原子的位置和内部量子态，往往在量子极限。这方面的主要工具是激光，它可以在空间中构造和定位原子（例如，在光镊、光晶格、1D管或2D平面中）。由于光的衍射极限，大多数原子实验的自然长度尺度是500 nm或更大。在这里，我们实现了一种新的超分辨率技术，它定位和安排原子在一个子50纳米尺度上，没有任何根本的限制，在分辨率。我们证明了这种技术，通过创建一个双层的镝原子，绘制出的原子密度分布与子10 nm的分辨率，并观察偶极通过层间交感冷却和耦合集体激发两个物理上分离的层之间的相互作用。在50 nm处，偶极相互作用比500 nm处强1,000倍。对于光镊中的两个原子，这应该能够实现kHz速度的纯磁偶极门。
2023-02-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Realization of an optomechanical interface between ultracold atoms and a membrane
我们将超冷原子耦合到微机械薄膜上，实现了一个光机械混合系统。原子被捕获在光晶格中，该光晶格是由激光束从膜表面的逆反射形成的。在这种设置中，晶格激光介导了膜振动和原子质心运动之间的光机耦合。我们既观察到膜振动对原子的影响，也观察到原子运动对膜的反作用。通过将薄膜耦合到激光冷却的原子上，我们设计了薄膜的耗散率。我们的观察与一个简单的模型在数量上一致。
2011-07-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Parafermionic zero modes in ultracold bosonic systems
具有仿费米统计的奇异拓扑保护零模（也称为分数马约拉纳模）已被提出出现在由分数量子霍尔系统和超导体制造的器件中。这些模式的分数统计使它们超越了最简单的非阿贝尔任意子，马约拉纳费米子。基于玻色超冷原子分数量子霍尔态实现的最新进展，我们提出了在玻色-爱因斯坦凝聚体沟槽中实现玻色分数量子霍尔态中的仿费米子.我们表明，parafermionic零模式出现在端点的战壕，并引起拓扑保护简并。我们还讨论了制备和检测这些模式的方法。
2015-04-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Fractional Quantum Hall States of Rydberg Polaritons
提出了一种实现分数量子霍尔态的方案。在我们的方案中，两个偏振态的光子耦合到不同的原子里德伯态，形成两种风格的里德伯极化激元，表现为一个有效的自旋。与原子云重叠的光学腔模阵列使得能够实现有效的自旋1/2晶格。我们表明，这样的极化激元之间的偶极相互作用，从里德堡态继承，可以利用创建一个平面，拓扑带一个单一的自旋翻转激发。在半填充时，这会产生光子（或极化激元）分数陈氏绝缘体-一种基于晶格的分数量子霍尔态光。
2014-11-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Probing the Hall Voltage in Synthetic Quantum Systems
在量子气体中实现人工磁场的实验进展的背景下，我们讨论了将霍尔极化测量扩展到霍尔电压研究的可行方案，从而可以与固态系统进行直接比较。具体而言，对于相互作用的磁通阶梯的范例，我们报告的特征零交叉和显着的鲁棒性的霍尔电压相对于相互作用的强度，粒子填充，和阶梯的几何形状，这是不可观察的霍尔极化。此外，我们研究了空间非均匀量子相位中的位置分辨霍尔响应。
2021-01-19 cond-mat.quant-gas
