最近，中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家实验室刘伍明研究组在光与物质相互作用领域取得重要进展。他们发现在包含自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱中可以产生一种新颖的量子效应—非阿贝尔约瑟夫森效应（Non-Abelian Josephson effect），并进一步设计了相干物质波干涉器件。这项新的研究工作对于进一步认识新奇量子现象，特别是玻色—爱因斯坦凝聚系统的新型量子效应具有非常重要的意义。
研究光与物质相互作用以及揭示新奇量子现象，并利用其奇异性质设计新型的量子器件，是人们长期以来一直感兴趣的问题，例如1997年度诺贝尔物理学奖授予美国斯坦福大学朱棣文教授、美国标准与技术研究院菲利普斯博士和法国巴黎高师科昂－塔诺季教授，以表彰他们发明了用激光冷却来俘获原子的方法。2001年度诺贝尔物理学奖授予美国标准与技术研究院科纳尔博士和威依迈博士、麻省理工学院凯特纳教授，以表彰他们实现碱性原子的玻色—爱因斯坦凝聚，揭示了一种新的物质状态。约瑟夫森效应是玻色—爱因斯坦凝聚、超导、超流系统中出现的新奇量子现象。1973年诺贝尔物理学奖授予英国剑桥大学约瑟夫森博士，以表彰他对穿过隧道壁垒的超导电流所作的理论预言：对于超导体—绝缘层—超导体互相接触的结构，只要绝缘层足够薄，超导体内的电子对就有可能穿透绝缘层势垒，即约瑟夫森效应。作为一种宏观量子效应，约瑟夫森效应不仅具有重要的科学意义，而且有广泛的实际应用，例如制作超导量子干涉器件。刘伍明研究组自1999年以来一直致力于光与物质相互作用的研究，并取得了一些重要研究成果，曾先后在 Physical Review Letters 上发表论文 9 篇，其中单篇被SCI论文引用超过100 次的有2篇。
博士生齐燃、余小鲁、研究员刘伍明与中山大学李志兵教授合作，他们发现在包含自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱中可以产生一种新颖的量子效应—非阿贝尔约瑟夫森效应（Non-Abelian Josephson effect），并进一步设计了可以观察这种非阿贝尔约瑟夫森效应的真实物理系统。相对于阿贝尔情况，非阿贝尔约瑟夫森效应具有不同的密度和自旋隧穿特征。他们获得了表征非阿贝尔约瑟夫森效应的特征量—自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱之间不同量子态的赝戈德斯通模（Pseudo Goldstone modes），并给出了如何在实验上观察非阿贝尔约瑟夫森效应的方案。这项新的研究工作对进一步认识新奇量子现象，特别是玻色—爱因斯坦凝聚系统的新型量子效应具有非常重要的意义。
相关研究得到中国科学院、国家自然科学基金委员会和科技部的支持。这一研究成果已发表在2009年5月2日出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters 102，185301（2009））上。（来源：中国科学院物理研究所）
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