为了更好地理解物理理论，科学家通常使用人工、高度可控的量子系统来模拟它们，量子模拟构成了一种特殊类型的量子计算。它可以被看作是一种量子乐高游戏：实验物理学家将现实赋予抽象的理论模型，使用可控的量子系统（例如，超冷原子、离子）在实验室中一个接一个地构建量子砖。为特定模型组装完量子乐高原型后，研究人员可以在实验室中精确测量其特性，并更好地理解相应理论。如今，量子模拟已被广泛用于研究量子材料；然而，用规范场论（gaugetheory）进行量子模拟存在挑战只能模拟电磁力。 最近，来自巴塞罗那的团队首次使用超冷原子成功模拟了电磁以外的规范场论。8月10日，研究成果以《在光修饰的BEC（玻色爱因斯坦凝聚体）中实现一维拓扑规范场论》为题〔1〕，发表在《自然》期刊上。通过被称为第五种物质状态的BEC实现了拓扑规范场论的第一次量子模拟。 01hr实验意义：规范场论的一大突破 该团队在实验室中实现的规范场论属于拓扑规范场论，它与电磁学所属的动态规范场论类别不同。 在规范场论的语言中，两个电子之间的电磁力是在它们交换光子时产生的。光子是一种即使没有物质也能传播的粒子。然而，在受到非常强磁场作用的二维量子材料中，电子交换的光子表现得非常重，只有附着在物质上才能移动。 因此，电子具有非常奇特的特性：它们只能沿着由磁场方向设定的方向流过材料的边缘，而且它们的电荷明显变得零碎。这种行为被称为分数量子霍尔效应（fractionalquantumHalleffect）的ChernSimons理论其中任意子激发来自弱相互作用的物质粒子与密度相关的规范场之间的耦合。 在光修饰的玻色爱因斯坦凝聚体（BEC）中模拟手性BF理论（一种规范拓扑场论）的实验图。a）一维手性BF理论是对二维ChernSimons分数霍尔态理论的维度还原；b）在光耦合的BEC中实现手性BF理论。 此次实验中，研究团队通过在玻色爱因斯坦凝聚体中实现ChernSimons理论（手性BF理论）的一维简化来量子模拟拓扑规范场论。最后，团队揭示了手性BF理论的关键特性：手性孤子（solitons，也叫孤立波）的形成和系统本身产生的电场。最终，研究结果将量子模拟的范围扩大到拓扑规范场论，并开辟了在更高维度实施类似规范场论的途径。 02hr跨学科合作：拓扑规范场论的首次量子模拟 为了使这种拓扑规范场论成为现实，并在实验中进行模拟，该团队使用了一团钾原子，将其冷却到绝对零度以上约十亿分之一的温度。他们选择了钾原子，因为钾的一种同位素具有两种状态，以不同的强度相互作用，可以用作构建手性BF规范场论的量子砖（quantumbricks）。然后，他们照射激光照射，将这两种状态结合成一个新的状态。这种技术被称为用光修饰原子，使它们获得了奇特的相互作用，其强度等属性取决于原子云的速度。最后，他们创建了一个光波导，将原子的运动限制在一条线上，并使用额外的激光器来踢云，使其以不同的速度沿着线移动。 超冷原子云中的手性相互作用。 在正常情况下，让原子在波导中自由演化会导致云膨胀。然而，在修饰灯亮起时，实验室拍摄的原子图像表现出完全不同的行为。正如作者之一的RamonRamos解释的那样，在我们的系统中，当原子向右移动时，它们的相互作用是具有吸引力的，这抵消了原子试图膨胀的行为；所以，我们实际看到的结果是云的形状保持不变用专业术语来说，我们实现了一个‘孤子’（soliton）。但是，如果原子向左移动，这些原子就会像普通气体一样膨胀。 对沿相反方向运动时表现不同的原子的观察表明，该系统是手性的即它的镜像不同。当我们第一次观察到原子云中手性相互作用的效果时，我们并没有试图模拟规范场论。但是这些数据是如此美丽和耐人寻味，以至于我们觉得自己真的需要更好地理解它的含义；这让我彻底改变了团队的研究计划。通讯作者LeticiaTarruell说道〔2〕。 最终，通过和理论物理学家AlessioCeli讨论沟通，团队提出了一个能够恰当解释实验结果的模型框架：该模型恰好是30年前提出的用于描述分数量子霍尔材料边缘电子行为的拓扑规范场论。不得不说，这个项目展示了跨学科合作的力量：将超低温物理实验和高能物理理论相结合，实现了拓扑规范场论的第一次量子模拟。 手性相互作用的观察结果。值得注意的是，图b的底部面板表示沿波导方向测量的原子云宽度x。虽然云在向右传播时扩大了，但其大小保持不变，在向左移动时形成一个明亮的孤子。 手性亮光孤波。a）在有光屏障（虚线）的情况下，具有拉曼压制孤子（左图）和传统明亮孤子（右图）的集成密度曲线；b）原子云的宽度x按其初始值重新归一，作为时间的函数。 手性BF电场图示。a）BEC在光波导中膨胀时的综合密度曲线；b）密度曲线的偏度；c）密度曲线，由手性BF理论（青色实线）和双分量系统（青色虚线）预测，显示了该系统中映射的有效性。 03hr未来，创造任意子 此次实验中，团队采用了光耦合玻色爱因斯坦凝聚体来设计有效的手性相互作用，并实现了拓扑规范场论的最小模型手性BF理论，对应ChernSimons理论的一维还原。 如今，该团队已经准备好探索该项目开辟的新研究方向。 他们现在的目标是在一个平面上研究、模拟同样的ChernSimons规范场论；这将使他们有望创造出任意子这一准粒子在未来可用于更强大的量子计算〔3〕。 参考链接： 〔1〕https：www。nature。comarticless41586022049433 〔2〕https：www。sciencedaily。comreleases202208220810123542。htm 〔3〕https：iflscience。comfifthstateofmatterusedtocreateneverbeforeachievedquantumsimulation64826
创新创业在北京，两岸青年共发展迈吉客科技创始人兼董事长伏英娜受邀参加氪空间（学院8号）创新中心活动，深度探讨数字经济与元宇宙的关系与价值。9月1日下午，学院8号数字经济创新沙龙暨氪空间（学院8号）创新……新研究检验了适度运动对健康的影响降低死亡风险达31一项研究发现，每周锻炼150600分钟的成年人的死亡风险最低。根据最近发表在美国心脏协会旗舰同行评审期刊《循环》上的一项研究，每周进行两到四倍于目前推荐水平的中等或剧烈运动的人……申雪赵宏博近况44岁申雪当高官，赵宏博头发斑白，看着像50多2022年1月，北京冬奥会成功举办，让获得了双人滑金牌的隋文静韩聪走入观众的视线，也由此让许多花滑迷想起了另一对冰上伉俪的申雪赵宏博。值得一提的是，赵宏博和申雪在12年前……太行绝壁小山村盘山公路像天梯两省交界很偏僻环境优美迎游人河南省辉县市南寨镇与山西交界处有个凤凰山村，8个自然村建在太行山绝壁上，长达5公里多。过去这个村是一个交通极为不便的深度贫困村，村民出行要走挂壁小道。近几年，政府为村里新……秋天葡萄正当季，敛肺气补气血益肝肾，食疗方请收好《素问脏气法时论》中提到：肺主秋肺收敛，急食酸以收之，用酸补之，辛泻之。秋天宜收不宜散，而酸味收敛肺气，辛味发散泻肺，所以要省辛增酸，多吃酸味的食物，葡萄就是一个不错的选……42岁姚明健康引担忧！发福严重体重400斤，身价30亿，女儿在篮球界，当有人问道：谁是世界上最好的篮球运动员？每个人说的名字都不一样，有的人说黑曼巴科比，有的人说篮球之神乔丹，有的人说篮球皇帝詹姆斯，还有的人说库里。但当问到：中国篮球界……美联储无权拒绝中国运黄金，美媒220吨黄金已经从欧美运抵中国黄金象征着财富，对于国家来说，黄金在外汇储备中仍然具备着无可替代的作用。观察各国央行的黄金交易量，我们就可以对当下的全球宏观经济环境做一个基础的判断。近年来，中国不断加快……巴萨客场不敌国米，莱万隐形揭示球队问题，登贝莱难堪大任欧冠小组赛C组第3轮国际米兰在主场1比0战胜巴塞罗那，巴萨在欧冠小组赛遭遇两连败。积分榜方面，巴萨3战1胜2负积3分下滑至第三位。本场比赛过后，巴萨已经连续3个欧冠客场比赛没有……健康的饮食习惯你拥有了吗？赶紧进来看看吧健康的饮食习惯你拥有了吗？赶紧进来看看吧！蔬菜1、多吃蔬菜、水果蔬菜和水果是维生素和矿物质的主要来源，它们富含膳食纤维，能促进胃肠蠕动。另外，蔬菜水果还含有较多的植……蔚来超400人团队自研新电池！竟然往磷酸铁锂里灌锰？大家好，我是电动车公社的社长。今年6月份，蔚来一季度财报会上，李斌曾公开透露已组建了超400人的电池团队，打算自研电池。就在几天前，媒体《晚点Auto》曝光了蔚来造……NBA5位置天赋天花板都是谁？张伯伦百年一遇詹皇似非人类天赋好不好，决定了你在NBA的高度，你天赋越好，潜力就越大，成为历史级别巨星可能性就越大。NBA历史上顶级天赋太多了，那么如果在5个位置上选出天赋最强之人，那应该是谁呢？关于这……神农架野人传说我是遇知子，关注我，每天分享一些新鲜，有趣，灵异，未知，诡异事件，记录生活点滴。神农架位于湖北省的西北部。神农架是全国唯一以林区命名的行政区，因华夏始祖炎帝神农氏为了解救……