ラプリン状態の最初の実現

レーザーによって操作される超低温原子は、各原子が同族体の周りで踊る独特の量子液体であるラプリン状態を実現しました。 クレジット：ネイサンゴールドマン

1980年代の量子ホール効果の発見は、「ラプリン状態」と呼ばれる新しい形の物質を公開し、これを理論的に首尾よく特徴付けた米国ノーベル賞受賞者の名前にちなんで命名しました。

これらのエキゾチックな状態は、極端に寒い条件と非常に強い磁場にさらされると、二次元材料に固有に現れます。 ラプリン状態では、電子は異常な液体を構成し、各電子はできるだけ避けながら同族体の周りで踊る。

これらの量子液体を刺激すると、物理学者が電子と特性が大きく異なる仮想粒子と関連付ける集合状態が生成される。 保存またはフェルミオン。

長年にわたり、物理学者たちは、固体物質が提供するシステムではなく、他のタイプのシステムでLaughlin状態を実現する可能性を探り、独自の特性をさらに分析してきました。 しかし、必要なコンポーネント（システムの2D特性、強い磁場、粒子間の強い相関関係）は非常に困難であることがわかりました。

書く 自然HarvardのMarkus Greiner実験グループの周りに集まった国際チームは、レーザーで操作された超低温中性原子を使用してLaughlin状態の最初の実現について報告します。

実験は、光学ボックスにいくつかの原子を閉じ込めることと、このエキゾチックな状態を生成するために必要な要素である強力な合成磁場と原子間の強い反発相互作用を実装することで構成されています。

論文では、著者は強力な量子ガス顕微鏡を通して原子を1つずつイメージングし、ラプリン状態の特徴的な特性を明らかにする。 彼らは、実現した原子ラプリン状態の部分的性質だけでなく、お互いの周りを回転させる粒子のユニークな「ダンス」を示しています。

このマイルストーンは、量子シミュレータでラフリン状態とそのいとこ（例えば、いわゆるムーアリード状態）を探索するための広範な新しい分野の扉を開きます。 量子ガス顕微鏡下で誰でも作成、イメージング、および操作できる可能性は、実験室で独自の特性を利用するという点で特に魅力的です。

参照：Julian Léonard、Sooshin Kim、Joyce Kwan、Perrin Segura、Fabian Grusdt、Cécile Repellin、Nathan Goldman、およびMarcus Greinerの「超低温原子を用いた噴水量子ホール状態の実現」、2023年6月21日、 自然。
DOI: 10.1038/s41586-023-06122-4