記者2月8日凌晨從中國科學技術大學獲悉，該校學者潘建偉、姚星燦、陳宇翱等人基于強相互作用的均勻費米氣體，首次觀測到了由多體配對產生的贗能隙，確立了配對贗能隙的存在，成為利用量子模擬解決重要物理問題的一個范例，相關成果在國際權威學術期刊《自然》上發(fā)表。

能隙的產生是超導的標志性現象。在常規(guī)超導體中，能隙存在于超導相變溫度以下。隨著銅氧化物高溫超導體的被發(fā)現，即使在超導相變溫度以上，能隙仍然能夠被觀測到，這種現象被稱為贗能隙。

贗能隙的起源和性質可以為解答高溫超導的機理問題提供關鍵線索。學術界普遍認為主要存在兩種可能的贗能隙機制：一是來源于超導相變溫度以上的電子多體預配對；二是來源于在高溫超導體中發(fā)現的多種量子有序相。但一直無法明確究竟是何種機制在起作用。

強相互作用（幺正）極限下的超冷費米氣體，以其純凈性和可控性為贗能隙的機理研究提供了一個理想的量子模擬平臺。經過多年艱苦攻關，中國科大研究團隊建立了超冷鋰-鏑原子量子模擬平臺，實現了世界領先的均勻費米氣體的制備。研究團隊還發(fā)展了大磁場的穩(wěn)定技術，并得以成功實現超冷原子動量可分辨的微波譜學技術。在此基礎上，研究團隊系統(tǒng)地測量了不同溫度下的幺正費米氣體的單粒子譜函數，并成功觀測到了贗能隙的存在，為電子預配對假說提供了支持。

中國科大姚星燦教授（右）、陳宇翱教授（左）在實驗室討論課題內容。

該研究工作推進了強關聯(lián)多體系統(tǒng)的研究，也為完善多體理論提供了重要的實驗依據。此外，該工作中發(fā)展的超冷原子量子調控技術為下一步研究其它重要的凝聚態(tài)物理現象奠定了技術基礎。《自然》雜志審稿人一致認為，“這項工作解決了一個長期存在的重要物理問題，是量子模擬研究的里程碑進展。”

據介紹，中國科大相關研究團隊近年來在基于超冷原子的量子模擬方面開展了卓有成效的工作，已先后在《自然》和《科學》上發(fā)表了10篇高質量論文。在前期技術積累的基礎上，超冷原子量子模擬已經開始顯現出復雜物理系統(tǒng)規(guī)律的顯著效用，為在近期構建具備解決實際問題能力的專用量子模擬機鋪平了道路。

注：

《自然》（Nature）是世界上最重要、最知名的科學期刊之一。它是全球科學研究領域的旗艦期刊，旨在為科研工作者、教育者、學生、政策制定者以及其他對科學和技術感興趣的人們提供一個交流思想、討論研究進展和分享科學知識的平臺。

合肥通客戶端—合報全媒體記者 劉小容