近日，東莞理工學(xué)院電子工程與智能化學(xué)院王紅成教授團(tuán)隊(duì)從理論上預(yù)言了一種存在于自由空間可攜帶高拓?fù)浜蓴?shù)的量子液滴。該研究以 “Binary-vortex quantum droplet” 為題，發(fā)表在Elsevier出版集團(tuán)旗下的期刊《Chaos, Solitons and Fractals》（影響影子：5.944，中科院1區(qū)top）上。該論文的第一作者黃浩為我校與諾丁漢大學(xué)馬來(lái)西亞校區(qū)聯(lián)合培養(yǎng)的博士生，我院王紅成教授和諾丁漢大學(xué)馬來(lái)西亞校區(qū)的Chin Seong Lim博士為共同通信作者。

量子液滴是基于超冷原子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚的一種宏觀量子自局域態(tài)，源于海森堡不確定性原理導(dǎo)出的量子漲落效應(yīng)。它的密度比空氣小100萬(wàn)倍，是世界上最稀薄的液體。自2016年首次被實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)以來(lái)，迅速成為冷原子物理、凝聚態(tài)物理、非線(xiàn)性科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，不僅可用于多體局域和量子多體問(wèn)題的研究，在量子信息處理、原子干涉儀、精密測(cè)量等方面也有重要的應(yīng)用價(jià)值。

這篇文章研究了自由空間中李黃楊修正和平均場(chǎng)效應(yīng)共同作用下的量子液滴及其穩(wěn)定性。在該系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了三種類(lèi)型的量子液滴，一種屬于基態(tài)，另外兩種屬于激發(fā)態(tài)。研究表明，隨著耦合相互作用強(qiáng)度的改變，激發(fā)態(tài)的半渦旋量子液滴在拓?fù)鋽?shù)大于1時(shí)可呈現(xiàn)鐘形或環(huán)形等兩種類(lèi)型的量子液滴形態(tài)（圖1）。該研究首次發(fā)現(xiàn)攜帶8個(gè)拓?fù)浜傻母唠A半渦旋孤子仍可以穩(wěn)定存在。該論文還研究了雙渦旋量子液滴（兩個(gè)分量有不同的渦旋度）的存在性及穩(wěn)定性，并繪制了雙渦旋量子液滴的穩(wěn)定區(qū)域圖（圖2、圖3）。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112079

圖一：（a）半渦旋量子液滴的化學(xué)勢(shì)能隨著耦合強(qiáng)度的變化圖。

（b1,b2）擁有鐘形基態(tài)分量的半渦旋量子液滴。

（b3,b4）擁有環(huán)形基態(tài)分量的半渦旋量子液滴。

圖二：雙渦旋量子液滴和它的相位圖。

圖三: 雙渦旋量子液滴的穩(wěn)定區(qū)域圖和動(dòng)力學(xué)演化圖。

（撰稿：黃曉園；初審：李艷霞；復(fù)審：王紅成；終審：胡耀華）