综述：纳米颗粒在非热等离子体处理中的反应、动量传递和能量传递过程进展

这篇综述深入探讨了超冷原子系统中持续电流（Persistent Currents, PC）的量子相干性、超流性及相位调控机制，重点阐述了其在玻色-费米混合体系中的实现方法（如人工规范场、相位印刻和Floquet驱动）和技术应用（如原子干涉仪和量子陀螺仪）。通过分析Aharonov-Bohm效应与拓扑能带结构的关系，揭示了中性原子模拟电子体系磁响应的独特优势，为量子模拟（Quantum Simulation）和原子电子学（Atomtronics）提供了新范式。

　　

超冷原子中的持续电流：从量子相干到技术应用

2. 冷原子中持续电流的概念

持续电流是量子相干性在介观环形系统中的宏观体现，表现为无耗散的粒子循环流动。与传统超导体不同，中性原子通过人工规范场（如旋转坐标系下的等效磁场或相位梯度）实现类似电子体系的Aharonov-Bohm效应。其稳定性依赖于系统的相位相干长度，在超冷原子中可达毫米量级。

2.1 超冷原子的持续电流机制

单粒子模型中，环形势阱中的原子波函数在人工磁通量?作用下形成相位因子e^i2π?/?₀（?₀=h/χ为磁通量子）。能谱呈现?₀周期的抛物线分支交叉（图2a），电流通过能量导数I=-?E/??获得锯齿形响应（图2b）。多体系统中，超流分数f_s与Drude权重直接关联，反映体系对磁通扰动的刚度。

2.2 相位相干与超流性

通过单粒子密度矩阵ρ₁和非对角长程序（ODLRO）可量化相干性：玻色体系允许宏观凝聚（f_c~10%），而费米体系需通过配对实现相干。实验上，通过拉曼耦合或动态晶格调制可制备 winding number ?=h^-1∮v_s·dl的持续电流态，其稳定性受量子涨落和热激发影响。

2.3 实验制备技术

旋转激发：通过移动光势垒（图6）或旋转激光模式产生等效Coriolis力，临界速度下诱导相位滑移。例如，NIST团队使用拉盖尔-高斯光束实现?=1~9的量化环流（图5）。

相位印刻：短脉冲光场在亚毫秒内写入相位梯度（图7），LENS团队在⁶Li费米超流中实现BCS-BEC跨区域的电流调控。

Floquet驱动：周期性调制晶格势打破时间反演对称性，产生等效Peierls相位因子e^iθj，可编程设计任意流型。

3. 多组分体系的拓展

自旋orbit耦合玻色气体呈现拓扑非平庸能带，其持续电流响应可探测陈数。费米超流体的?-?关系随相互作用强度演变，强耦合下呈现分数化量子化。Rydberg原子链中则观测到基于激发态传输的等效电流。

4. 应用前景

原子SQUID器件（图1）可实现10^-10rad/s量级的旋转传感，其相干时间远超固态器件。混合光晶格中的持续电流阵列为拓扑量子计算提供新载体，而基于机器学习（如PPO算法）的电流态优化（图4）正推动高通量量子模拟的发展。