光學反饋調控量子氣體西安交大實現獨特三體相互作用

　　近日，西安交通大學物理學院“冷原子物理”團隊與合作者在三體相互作用調控研究方面取得重要進展，基于光學反饋效應提出了在量子氣體中產生長程、非互易三體相互作用的理論方案，該研究成果發表在《物理評論快報》上。

　　利用光場反饋效應調控量子氣體粒子之間三體相互作用示意圖。西安交通大學供圖

　　粒子之間的相互作用是實現豐富多體物理現象的核心要素之一，其中最常見的是成對的兩體相互作用。除此之外，粒子之間還存在高階多體相互作用，能夠催生僅靠兩體作用無法實現的全新集體動力學行為。但在絕大多數物理系統中，三體及更高階效應通常極其微弱，會被占主導地位的兩體效應掩蓋，導致探索純多體效應面臨顯著困難。

　　研究提出了一種實驗可行的新理論方案：利用兩塊反射鏡產生的光學反饋效應，在玻色-愛因斯坦凝聚體（BEC）中誘導出等效三體相互作用。值得注意的是，方案可以將體系內的兩體相互作用完全關閉，從而支持對純三體物理效應的探索。這種人工構筑的等效三體相互作用兼具兩種很少同時出現的獨特性質：長程特性和非互易特性。

　　這些性質進一步導致BEC呈現反直覺的穩態與動力學現象：包括自組織形成的穩定液滴團簇，以及看似違反牛頓運動定律的自加速行為。方案基于簡單的光學反饋系統成功在量子氣體內集成了粒子相互作用的多個不同維度（即長程、多體、非互易性），為研究與高階相互作用相關的新奇物理現象提供了極具潛力的技術路線。