我们提议在冷原子物理和凝聚态物理的交叉前沿,研究在通常的固体材料中难以实现的新的物质状态,包括在光晶格中的轨道物理和高自旋碱土费米原子物理。这些课题属于目前热门的理论和实验研究方向,我们是最早研究这些课题的开创者之一。我们提议重点研究光晶格中p轨道物理,这是其与过渡金属氧化物(d轨道活性)和稀土材料(f轨道活性)等固体轨道系统有重大不同的地方。具体的课题包括无色散的p轨道平带中的强关联现象,p轨道莫特绝缘体中的frustrated轨道超交换作用,以及p轨道中frustrated玻色爱因斯坦凝聚。高自旋碱土费米原子系统具有SU(N)和Sp(N)等在固体材料中难以实现的高对称性,而这些对称性带来强量子磁性涨落。我们计划使用解析计算和量子蒙特卡洛数值模拟等方法,来研究这些新颖的量子磁性。此项合作研究会在很大程度上扩展我们对轨道物理和量子磁性的认识。
英文主题词optical lattice;orbital physics;quantum magnetism;topological insulator;