一维量子流体中孤子布洛赫振荡的介观尺度观测与集体行为研究

来自国际研究团队的最新成果：为解决多体系统中布洛赫振荡(Bloch oscillations)因相互作用导致阻尼的难题，研究人员通过实验观测到玻色气体中约1000个原子组成的孤子波包在恒定外力下的振荡现象。该研究首次揭示振荡周期与原子数成反比的集体行为特征，阐明量子浴(quantum bath)相位相干性的关键作用，为理解一维量子系统集体激发色散关系的周期性提供了重要依据。

　　

量子系统在外力作用下的运动常常颠覆经典物理认知。周期性势场中单粒子的布洛赫振荡(Bloch oscillations)便是典型例证，而最新研究发现这种奇妙现象竟能在一维量子流体中无需晶格势场即可实现。此前关于相互作用粒子系综的布洛赫振荡研究仅局限于双粒子体系，其振荡周期会神奇地减半。这项突破性工作首次在介观尺度捕捉到由约1000个原子组成的孤子波包(solitonic wave packet)在恒定均匀外力下的舞蹈般振荡。更令人振奋的是，振荡周期与原子数量呈现精确的反比关系，如同量子世界的精密节拍器，清晰昭示其集体行为本质。研究者不仅论证了运动环境——量子浴(quantum bath)相位相干性的核心作用，更深入探究了相关超流电流(superfluid currents)的拓扑特性。这些发现如同一把钥匙，为解开一维量子系统中集体激发色散关系(dispersion relation)的周期性之谜提供了关键线索。