| 초저온 원자의 2차원 스핀-궤도결합 인공합성 성과 | ||
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 2016년 10월 11일, 중국과학기술대학교와 베이징(北京)대학교 공동연구팀은 세계 최초로 초저온 원자의 2차원 스핀-궤도결합 인공합성 이론을 제안하였고 실험을 통해 구현하였으며 스핀-궤도결합으로 인한 새로운 위상양자 물성을 측정하였다. 해당 연구는 전통적인 응집물질물리학을 뛰어넘는 기이한 현상을 연구하는데 아주 큰 잠재력이 있다. 이는 중국이 초저온 원자의 양자 시뮬레이션 관련 연구 영역에서 최선두에 서 있다는 것을 의미한다. 관련 연구 성과는 “Science” 최신호에 발표되었다. 스핀-궤도결합은 양자물리학에서의 기본적인 물리효과이며 다양한 기본적 물리현상과 새로운 양자상태에서 핵심적인 역할을 한다. 이러한 현상을 통해 스핀 전자학, 위상절연체, 위상초전도체 등 응집물질물리학에서의 가장 선도적 연구 영역을 형성하였다. 복잡한 환경을 조절하기 힘들어 다양한 새로운 물리적 현상을 고체재료 차원에서 정확히 연구하기 힘들다. 초저온 원자는 환경이 깨끗하고 조절 가능성이 높은 등 중요한 특성이 있다. 초저온 원자의 물리적 양자 시뮬레이션 영역이 발전하면서 초저온 원자에서 인공 스핀-궤도결합을 실현하고 새로운 양자상태를 연구하는 것이 가장 중요한 영역으로 되었다. 초저온 원자에서 고차원 스핀-궤도결합을 실현하는 것은 이론상으로나 실험적으로 모두 큰 어려움이 있다. 이러한 현실에 입각하여 베이징대학교 류슝쥔(劉雄軍) 연구팀은 라만 광학격자 양자시스템을 제안하였다. 연구팀은 해당 시스템을 통하여 2차원 인공 스핀-궤도결합을 완전하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 양자이상 홀효과 및 위상적 초유체와 같이 기본적인 물리효과를 구현할 수 있다는 것을 발견하였다. 해당 이론 방안에 근거하여 중국과학기술대학교 판젠웨이(潘建偉), 천솨이(陳帥), 덩유진(鄧友金) 등으로 구성된 연구팀은 다년간 연구해온 초정밀 레이저 및 자기장 조절기술 기반 라만 광학격자 양자시스템을 성공적으로 구축하였으며 2차원 스핀-궤도결합의 보즈-아인슈타인 응축물을 얻는데 성공하였다. 지난 5년간, 중국과학기술대학교 연구팀은 실험을 통하여 1차원 인공 스핀-궤도결합을 구현하였으며 다양한 중요한 성과를 거두었다. 그러나 새로운 위상 양자상태를 광범위하고 심도있게 연구하려면 2차원 이상의 스핀-궤도결합이 필요하다. 따라서 고차원 스핀-궤도결합을 구현하는 것이 초저온 원자 양자 시뮬레이션 연구에서의 핵심 과제이다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/10/357995.shtm |
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