山西大学赵建明教授和焦月春教授课题组在Floquet驱动的里德堡双稳系统研究中取得重要进展

十大品牌 2025年10月20日 17:27 0 aa

近日，山西大学激光光谱研究所贾锁堂教授研究团队里德堡量子技术实验室—赵建明教授和焦月春教授课题组在Floquet驱动的里德堡多体系统研究中取得重要进展，通过Floquet驱动双稳里德堡系统，观测到了离散时间晶体相，并揭示了双稳态与离散时间晶体相之间的联系。相关研究成果以“Photoionization-induced Floquet driving of a discrete time crystal in a thermal Rydberg ensemble”为题发表在Physical Review Letters期刊上。焦月春教授为论文第一作者，赵建明教授，学校光电所申恒教授和南京大学白正阳教授为论文共同通讯作者，博士生张瑜，青年教师白景旭博士共同参与了该研究，贾锁堂教授和杜伦大学C. Stuart Adams教授为该工作提供了重要指导。

山西大学赵建明教授和焦月春教授课题组在Floquet驱动的里德堡双稳系统研究中取得重要进展

离散时间晶体是一种打破离散时间平移对称性的新型量子物相。即使在持续的耗散下，这种物相也展现出稳定的周期性动力学行为，就像在时间维度上形成了坚固的晶体结构。

研究团队在Floquet驱动的双稳里德堡系统中观测到了离散时间晶体相。实验中，在热里德堡原子气体中引入了一束额外的激光作为电离光，通过光电效应产生大量光电子，这些光电子在磁场中做快速回旋运动，并与里德堡原子发生碰撞，使里德堡原子电离进而产生等离子体。等离子体的产生使里德堡能级发生频移，从而阻止了里德堡原子的激发，当等离子体耗散后，里德堡原子可以再次被激发，即等离子体的产生和耗散构成了里德堡多体系统的Floquet 驱动。当里德堡系统被激发到双稳区间时，Floquet驱动导致里德堡布居在双稳区间振荡，产生频率为Floquet驱动频率一半的振荡信号，从而在里德堡系统中产生离散时间晶体相。此外，研究团队构建了平均场Floquet理论模型，数值模拟结果成功复现了实验观测到的现象，佐证了实验的可靠性。研究工作为探索耗散相互作用等多体系统中各种奇异非平衡物理现象提供了广阔的平台，对凝聚态物理和量子光学领域具有重要意义。

该工作得到了国家自然科学基金项目、科技部项目、山西省基础研究项目、光量子技术与器件全国重点实验室以及极端光学省部共建协同创新中心的支持。（通讯员：张颖）