记者2月8日凌晨从中国科学技术大学获悉，该校学者潘建伟、姚星灿、陈宇翱等人基于强相互作用的均匀费米气体，首次观测到了由多体配对产生的赝能隙，确立了配对赝能隙的存在，成为利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例，相关成果在国际权威学术期刊《自然》上发表。
能隙的产生是超导的标志性现象。在常规超导体中，能隙存在于超导相变温度以下。随着铜氧化物高温超导体的被发现，即使在超导相变温度以上，能隙仍然能够被观测到，这种现象被称为赝能隙。
赝能隙的起源和性质可以为解答高温超导的机理问题提供关键线索。学术界普遍认为主要存在两种可能的赝能隙机制：一是来源于超导相变温度以上的电子多体预配对；二是来源于在高温超导体中发现的多种量子有序相。但一直无法明确究竟是何种机制在起作用。
强相互作用（幺正）极限下的超冷费米气体，以其纯净性和可控性为赝能隙的机理研究提供了一个理想的量子模拟平台。经过多年艰苦攻关，中国科大研究团队建立了超冷锂-镝原子量子模拟平台，实现了世界领先的均匀费米气体的制备。研究团队还发展了大磁场的稳定技术，并得以成功实现超冷原子动量可分辨的微波谱学技术。在此基础上，研究团队系统地测量了不同温度下的幺正费米气体的单粒子谱函数，并成功观测到了赝能隙的存在，为电子预配对假说提供了支持。
中国科大姚星灿教授（右）、陈宇翱教授（左）在实验室讨论课题内容。
该研究工作推进了强关联多体系统的研究，也为完善多体理论提供了重要的实验依据。此外，该工作中发展的超冷原子量子调控技术为下一步研究其它重要的凝聚态物理现象奠定了技术基础。《自然》杂志审稿人一致认为，“这项工作解决了一个长期存在的重要物理问题，是量子模拟研究的里程碑进展。”
据介绍，中国科大相关研究团队近年来在基于超冷原子的量子模拟方面开展了卓有成效的工作，已先后在《自然》和《科学》上发表了10篇高质量论文。在前期技术积累的基础上，超冷原子量子模拟已经开始显现出复杂物理系统规律的显著效用，为在近期构建具备解决实际问题能力的专用量子模拟机铺平了道路。
注：
《自然》（Nature）是世界上最重要、最知名的科学期刊之一。它是全球科学研究领域的旗舰期刊，旨在为科研工作者、教育者、学生、政策制定者以及其他对科学和技术感兴趣的人们提供一个交流思想、讨论研究进展和分享科学知识的平台。
合肥通客户端—合报全媒体记者 刘小容
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