Nature-量子气体显微镜
在量子信息处理和量子多体物理学中，合成量子系统Synthetic quantum systems具有相互作用成分 ，并在基本现象中发挥着重要作用。随着冷却和捕获显微成像技术的深刻变革，超冷极性分子集合已经成为极具前景的研发平台，并融合子了几种有利的特性。主要包括具有长相干时间和长程各向异性相互作用的大量原子内态internal states。这些特征，将有助于相关量子物质相的探索，例如拓扑超流体、量子自旋液体、分数陈省身绝缘体和量子磁体。对于理解其基本性质，探索这些相之间的相关性，是至关重要，这就需要开发新的实验技术。
今日，美国普林斯顿大学（Princeton University）Lysander Christakis，Jason S. Rosenberg，Waseem S. Bakr等，在Nature上发文，报道了利用量子气体显微镜，测量实现了限制在二维光学晶格中极性23Na87Rb分子的量子关联位置分辨动力学。
利用两个旋转态，实现了具有粒子间偶极相互作用的自旋1/2系统，产生了量子自旋交换模型。还研究了空间各向同性和各向异性相互作用的非平衡自旋系统，在热化过程中关联的演化。此外，通过使用周期性微波脉冲，检验了从自然自旋交换模型设计的自旋各向异性海森堡模型的关联动力学。
这些实验推动了探测和控制超冷分子相互作用系统的前沿，有望探索量子物质的新机制，并表征对量子计算和计量学有用的量子纠缠态。
图1：冷原子实现量子气体显微镜 | Molecular quantum gas microscope。
图2：旋转态相干性| Rotational state coherence。
图3：XY自旋模型的关联动力学 | Correlation dynamics in an XY spin model。
图4：偶极相互作用的可调空间各向异性 | Tunable spatial anisotropy of the dipolar interactions。
图5：各向异性海森堡模型的Floquet工程 | Floquet engineering of an anisotropic Heisenberg model。
