光晶格和外规范场共同作用下的冷原子系统的多体理论

在多体系统中，抑制单粒子动能可以使得粒子间的相互作用能主导系统的物理性质，从而出现新的量子物态和量子相变。在冷原子系统中，利用光晶格和利用旋转或光与原子的相互作用产生有效规范势，都可以抑制系统的单粒子动能，产生诸如莫特绝缘体相变和分数量子霍尔效应等非平庸的物理态。在冷原子系统中，晶格和规范场的强度可以方便地调节，且可以实现在传统固体系统中不能达到的磁场强度。当晶格和有效规范势共同存在，且它们的效应都处于非半经典区域时，即便是单粒子系统都表现出非平庸的拓扑性质。本课题将系统研究这一系统中相互作用玻色和费米子的物理性质。在两分量费米子系统中，我们将研究吸引相互作用时费米子配对产生超流的性质和排斥相互作用时的磁性，以及非平庸的拓扑性质如何体现在这些多体状态中；我们将从投影波函数的角度理解晶格系统中的量子霍尔效应态；我们还将研究玻色子在这一系统中会形成的非玻色凝聚的新量子物态。