物理與材料科學(xué)學(xué)院量子物理研究團(tuán)隊(duì)張禧征副教授在物理評(píng)論雜志Physical Review B上發(fā)表論文“Steady off-diagonal long-range order state in a half-filled dimerized Hubbard chain induced by a resonant pulsed field”,該論文通過(guò)二聚化Hubbard模型闡明了外電場(chǎng)下粒子配對(duì)機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了能隙保護(hù)的超導(dǎo)態(tài)制備方案。
PHYSICAL REVIEW B 106, 094301 (2022)
超導(dǎo)不僅是凝聚態(tài)物理學(xué)而且是當(dāng)下量子調(diào)控領(lǐng)域中的核心問(wèn)題。當(dāng)粒子凝聚并以集體形式接受外場(chǎng)調(diào)控時(shí)，其在量子信息領(lǐng)域中將會(huì)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。至今為止，研究者已經(jīng)在光激勵(lì)的固體系統(tǒng)、基于冷原子的量子模擬系統(tǒng)等不同的物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)于粒子超導(dǎo)態(tài)的調(diào)控。然而，現(xiàn)有方案缺乏對(duì)于該機(jī)制的詳盡闡述，并且實(shí)驗(yàn)中所形成的超導(dǎo)態(tài)，較之于系統(tǒng)的特征時(shí)間，都是瞬時(shí)的，并沒(méi)有將物質(zhì)穩(wěn)定在此非平衡相中。基于此，在本研究中我們通過(guò)引入共振的外場(chǎng)，基于Hubbard系統(tǒng)的二聚化特性，首先將半滿填充的電子共振價(jià)鍵態(tài)激發(fā)到只在一類(lèi)格位上占據(jù)的雙粒子態(tài)。從本質(zhì)上來(lái)講，這一共振演化過(guò)程實(shí)現(xiàn)了將粒子團(tuán)簇囚禁在高激發(fā)子空間中的目的。在關(guān)掉共振外場(chǎng)之后，其動(dòng)力學(xué)自然演化過(guò)程將會(huì)受到系統(tǒng)能隙的保護(hù)。在長(zhǎng)時(shí)間尺度下（較之于系統(tǒng)的特征時(shí)間），我們證明了該演化態(tài)最終將趨近于一個(gè)穩(wěn)定的具有非對(duì)角長(zhǎng)程序的非平衡量子穩(wěn)態(tài)。這標(biāo)志著系統(tǒng)進(jìn)入到了一種非平衡穩(wěn)定物質(zhì)相。該工作一方面揭示了共振外場(chǎng)與粒子間相互作用是如何誘導(dǎo)穩(wěn)定超導(dǎo)相的出現(xiàn)；另一方面從動(dòng)力學(xué)的角度提供了一種制備具有長(zhǎng)相干時(shí)間的非平衡超導(dǎo)態(tài)的方案，為后續(xù)基于多體系統(tǒng)的量子工程提供了重要的理論思路。
該工作近期被美國(guó)物理學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)期刊Physical Review B接收發(fā)表（Phys. Rev. B 106. 094301 (2022)）。物理與材料科學(xué)學(xué)院量子物理研究團(tuán)隊(duì)張禧征副教授為第一作者，天津師范大學(xué)為第一單位。該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（11975166，11874225）資助。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.106.094301
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