结合周期Floquet驱动的量子多体系统实验平台的物理模型。致谢：丁教授团队
在科学的探索之路上，科学家们总是不断追求新的发现，以揭示自然界的奥秘。最近，由中国科学院中国科学技术大学的丁东生教授领导的研究小组，在《自然通讯》杂志上发表了一项令人瞩目的研究成果：他们通过实验观察到了周期驱动里德伯原子耗散系统中的高阶和分数阶离散时间晶体（dtc）。
时间晶体，这一由诺贝尔奖得主Frank Wilczek教授提出的概念，自诞生以来就引起了广泛的关注。它代表着一种在时间维度上呈现有序结构的新奇物质状态，就像空间晶体在空间维度上呈现有序结构一样。而离散时间晶体（dtc）则是时间晶体的一种特殊形式，它在周期性驱动系统中表现出周期性重复的时间结构。
在这项研究中，丁教授的团队巧妙地构建了一个独特的实验平台，将量子多体系统与周期性Floquet驱动相结合。他们选择的是激发到高能里德伯态的相互作用的铯原子作为多体系统。里德伯原子是一种具有特殊性质的原子，其外层电子被激发到远离原子核的高能态，因此具有较长的寿命和较大的尺寸。
为了制备并测量里德伯原子居群，研究团队采用了三光子电磁感应透明（EIT）方案。这种方案利用光与原子之间的相互作用，通过精确控制光的强度和频率，使得原子在特定条件下能够吸收或发射光子，从而实现原子状态的精确操控。
展开剩余69%接下来，他们利用周期性脉冲射频场对里德堡能级进行调制。这种调制使得系统不断受到外部驱动力的作用，从而处于非平衡状态。在这种状态下，系统内部的相互作用与外部驱动力之间产生了复杂的相互作用，导致了高阶和分数阶离散时间晶体的出现。
实验结果显示，当系统受到周期性驱动时，里德伯原子的居群呈现出周期性重复的时间结构。这种结构不仅具有高阶特性，即时间周期是基本周期的整数倍，还具有分数阶特性，即时间周期是基本周期的分数倍。这些发现为理解离散时间晶体的形成机制提供了新的视角，并展示了在量子多体系统中实现复杂时间结构的可能性。
这项研究不仅具有重要的理论意义，还为未来量子技术的发展提供了新的思路。离散时间晶体作为一种新奇的时间有序结构，可能在量子计算、量子通信和量子传感等领域发挥重要作用。通过深入研究离散时间晶体的性质和应用，科学家们有望开发出更加高效、稳定的量子器件和系统，推动量子技术的快速发展。
从2-DTC到3-DTC的相变。致谢：丁教授团队
分数阶dtc的观察。致谢：丁教授团队
在探索量子世界的奇妙旅程中，科学家们不断揭开新的篇章。近日，中国科学院中国科学技术大学的丁东生教授领导的研究团队，在周期驱动里德伯原子耗散系统中，成功观察到了高阶和分数阶离散时间晶体（dtc），这一成果不仅深化了我们对时间晶体的理解，也为未来量子技术的发展开辟了新方向。
在这项研究中，团队构建了一个精心设计的实验平台，利用周期性Floquet驱动与量子多体系统（这里是相互作用的铯原子激发到高能里德伯态）相结合。他们通过精确控制三光子电磁感应透明（EIT）过程，制备并测量了里德伯原子的居群状态。同时，通过周期性脉冲射频场对里德堡能级进行调制，使系统处于非平衡状态，从而观察到了时间晶体的形成。
实验的一大亮点是观察到了高阶dtc。这些高阶dtc的响应周期是驾驶周期的整数倍，比如两倍、三倍等。这意味着，当系统受到周期性驱动时，它的响应不是简单地跟随驱动周期，而是以更复杂的整数倍周期形式出现。更重要的是，这些高阶dtc表现出了对扰动的鲁棒性，即使在实验条件略有变化的情况下，它们仍然能够稳定存在。这种稳定性是时间晶体在实际应用中的一大优势。
除了高阶dtc，团队还惊喜地发现了分数阶dtc。与高阶dtc不同，分数阶dtc的响应周期是驾驶周期的分数倍，比如1/2倍、3/4倍等。这种分数阶时间结构的出现，是由于系统中的对称性破缺所导致的。分数阶dtc同样表现出了对扰动的稳定性，这意味着它们在实际应用中同样具有潜力。
在实验中，团队还观察到了相邻整数dtc之间的相变现象。这意味着，随着系统参数的变化，高阶dtc之间可以发生转换，这种转换过程为研究时间晶体的动力学行为提供了新的视角。
这项研究不仅代表了时间晶体研究的一个重大突破，也扩展了我们对高阶和分数阶dtc的理解。它为我们提供了一个全新的视角来探索驱动量子系统中的复杂时间对称性和非平衡现象。未来，随着对时间晶体研究的深入，我们有望开发出更加高效、稳定的量子器件和系统，为量子计算、量子通信和量子传感等领域带来革命性的进展。
发布于：四川省金配宝配资提示：文章来自网络，不代表本站观点。
- 上一篇：趣炒股 书法家江涵之讲座：墨舞云烟，张旭《古诗四帖》的狂草之魂
- 下一篇：没有了
沪深京指数
热点资讯
