近年来，超冷原子物理蓬勃发展，极大地深化了人们对量子多体物理的认识。在此前以碱金属原子为主的研究中，基于磁Feshbach共振的相互作用量子调控在其中发挥了重要作用。近年来，由于其独特的性质和蕴含的丰富物理现象，碱土金属原子已成为超冷原子物理的重要新兴研究系统。不同于碱金属原子，碱土金属原子有着寿命非常长的亚稳态，也称钟态。
目前，世界上精度最高的原子钟便是基于碱土金属原子实现的。此外，碱土金属原子的相互作用具有SU(N)对称性，也为开展量子模拟研究提供了新的视角。因此，碱土金属原子已广泛应用于精密测量和量子模拟的研究。但是，碱土金属原子中不存在传统的磁Feshbach共振，极大地限制了它在量子模拟和精密测量领域的进一步应用，这是人们长期致力解决的问题。
近年来，西安交通大学理学院张仁副教授与清华大学翟荟教授及其研究成员、中国人民大学张芃教授开展合作研究，在碱土金属原子量子调控方向取得了一系列突破性进展。
![]()
针对缺乏非自旋交换相互作用调控手段的问题，研究人员首次意识到轨道自由度对相互作用调控的重要性，在此基础上提出了“轨道Feshbach共振”的理论方案。
该理论方案被来自德国慕尼黑大学和欧洲非线性光谱实验室(LENS)的两个著名的冷原子实验组同时证实。针对缺乏自旋交换相互作用调控手段的问题，他们将约束诱导共振引入该系统，提出了调控自旋交换相互作用的理论方案。该方案也已经被德国慕尼黑大学的实验组证实。
这一系列工作开拓了碱土金属原子量子模拟的新方向。慕尼黑大学实验组和LENS实验组基于这一突破性进展开展了轨道Feshbach分子量子操控的实验研究，轨道Feshbach共振附近极化子的实验研究等，国内外很多理论研究组也在这一方向开展研究。
鉴于在该领域的贡献，张仁副教授及其合作者受邀为Nature Reviews Physics撰写综述文章，并于近日在线发表。Nature Reviews Physics是Nature出版社新创刊的发表物理学最新进展的高水平综述文章的期刊。
文章总结了近年来该领域的理论和实验进展，展望了该领域未来最有可能取得进一步突破的若干方向。张仁副教授是该论文的第一作者，西安交通大学是该论文第一署名单位。该工作得到了科技部重点研发计划和国家自然科学基金委等基金的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s42254-020-0157-9