北京
超冷极性分子是长程相互作用量子模拟的理想平台。近年来，因微波屏蔽技术的应用取得了重大进展，通过对碰撞损耗的有效抑制而成功实现了费米分子气体的量子简并和玻色分子气体的玻色-爱因斯坦凝聚。这些里程碑式的实验进展也激发了该体系理论研究的广泛兴趣，然而，最基本的量子少体研究仍处于空白。理解极性分子中的量子少体物理对精确调控团簇态和探索长程作用体系中的新型多体物相具有重要意义。
图：三维极性分子的微波屏蔽势、玻色-费米对偶波函数、少体团簇态到多体的自束缚单分子阵列
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心凝聚态理论与材料计算重点实验室T01组崔晓玲研究员和博士后施婷婷、博士生王海天等人在极性分子的少体团簇和有效理论方向取得了重要进展。针对三维极性分子的长程各向异性相互作用，通过计入吸引方向之外的角向量子涨落，建立了该方向的一维有效理论，成功地将三维问题的求解有效简化为一维问题。通过与严格解对比，证实了一维描述的有效性。同时，发现长程相互作用可以支持新型团簇态的产生，这些团簇束缚与传统冷原子体系中的Efimov束缚有本质不同，它们具有普适性和玻色-费米对偶性，即团簇态的能量和密度分布不依赖于体系粒子的量子统计。推广至大分子体系，可以预言玻色分子和费米分子体系的基态都是自束缚的“单分子阵列”，而不是传统的凝聚体或者配对超流相。以上工作通过对微波屏蔽的三维极性分子中量子少体物理的研究，揭示了长程各向异性相互作用所诱导的全新少体束缚态，对多体强关联物相研究有重要启示，其中一维有效模型的建立也将有助于极大地简化该体系的少体和多体计算。
相关结果以“Universal Bound States with Bose-Fermi Duality in Microwave-Shielded Ultracold Molecules”发表于《Physical Review Letters》。 后续研究中他们将高阶角向涨落纳入改进的有效一维模型，大幅提高了一维模型的准确率和适用区间，其预言的少体团簇态可在当前实验可行参数区域实现，该结果以“Interaction-induced dimension reduction for bound states in microwave-shielded ultracold molecules”发表于《Communications Physics》关于超冷分子的Special Issue。
这项研究得到国家自然科学基金委项目和合肥国家实验室国家科技重大专项的资助。
编辑：endlesscliff
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