近期，中國科學(xué)院國家授時中心量子頻標研究室（中國科學(xué)院時間頻率基準重點實驗室）研究員張首剛帶領(lǐng)的研究組在冷原子研究方面取得了新的進展。研究小組分別對耦合原子分子凝聚體、自旋軌道耦合凝聚體中的新奇量子態(tài)及其物性開展了研究工作，并提出了相關(guān)實驗測量方法。

　　研究小組張曉斐、董瑞芳、王鑫和張首剛等人首先研究了原子分子耦合系統(tǒng)的暗態(tài)解，并考慮了真實體系中束縛勢的影響。研究表明，通過調(diào)控原子-原子，原子-分子，以及分子-分子間的相互作用強度，可以獲得該耦合系統(tǒng)在諧振子、雙阱、光晶格、超格子等外部束縛勢中的精確暗態(tài)解。研究成果發(fā)表于Optics Communications 291, 455 (2013)。

　　近年來，人造規(guī)范勢在冷原子體系中的實現(xiàn)，突破了中性原子不能模擬帶電粒子行為的禁區(qū)。研究小組研究了具有Rashba 型自旋-軌道耦合相互作用的玻色氣體在共心雙環(huán)外勢中的基態(tài)相圖及其量子相變，并探討了外部旋轉(zhuǎn)對系統(tǒng)物性的影響。研究發(fā)現(xiàn)自旋軌道耦合相互作用和旋轉(zhuǎn)可以分別作為兩個獨立的“開關(guān)”，用于獲得各種不同的基態(tài)相以及調(diào)控不同相之間的量子相變。研究成果發(fā)表在美國物理學(xué)會期刊Phys. Rev. A 86, 063628 (2012) 和Physics Letters A 377, 1109 (2013)。在此基礎(chǔ)上，研究小組正在開展自旋軌道耦合偶極量子氣體的基態(tài)相圖及其量子相變，多分量凝聚體中的量子渦旋及其結(jié)構(gòu)相變等研究。

　　這些研究進一步提高了對光與物質(zhì)相互作用的認識，并對量子調(diào)控、精密物理測量以及冷原子鐘等具有潛在的應(yīng)用價值。

　　研究工作得到了國家“973”項目、國家重大科研儀器研制項目、國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金重點項目和青年項目、中科院百人計劃項目、中科院西部之光重點項目、陜西省科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計劃青年科技新星項目以及國家授時中心人才項目的資助。