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中新網合肥8月11日電 (記者 吳蘭)記者11日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、苑震生等與清華大學翟薈、蘭州大學么志遠等合作，使用自主開發的超冷原子量子模擬器，在量子模擬上取得新進展。
該項研究成果近日以“編輯推薦”的形式發表在國際權威學術期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。
規范理論和統計力學是物理學的兩大重要基礎理論。近年來，超冷原子量子模擬器的出現為同時研究規范理論和統計物理提供了理想的實驗平臺。規范理論所描述的物理體系能否通過熱化過程到達平衡態？這些問題的解決有助于回答宇宙早期演化等這類遠離平衡態的復雜物理問題。
2020年，中國科大的研究團隊開發了71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器。2022年，研究團隊對格點規范場理論中非平衡態過渡到平衡態的熱化動力學進行了模擬，首次在實驗上證實了規范對稱性約束下量子多體熱化導致的初態信息“丟失”。
近期，本工作的合作者翟薈和么志遠等通過理論研究指出，在此類格點規范模型中，量子熱化和量子相變之間存在關聯，預言系統只有在量子相變點附近才能達到完全的熱化。進一步觀測格點規范理論的量子熱化和量子相變之間的關系，對之前的實驗能力提出了新的挑戰：如何在單格點精度原位地、可區分原子數地操控和探測多體量子態。
潘建偉、苑震生團隊在已有的超冷原子量子模擬器基礎上，開發了單格點精度、粒子數可分辨的原子操作和檢測技術。基于此，制備和探測任意原子構型的多原子量子態，并在滿足規范對稱性約束下，追蹤多體量子態的動力學演化過程。
在該工作中，他們在實驗中制備了特殊原子構型的初態，利用絕熱演化的方法研究了滿足規范對稱性約束的量子相變過程，通過有限尺寸標度理論首次在實驗中精確地確定了相變點。同時，他們研究了同一構型初態在遠離平衡條件時的退火動力學過程，揭示了具備規范對稱性的多體系統處于量子相變臨界點附近時易于熱化到平衡態的規律。(完)
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