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[研究成果] 量子氣體形成的突破性進展

量子氣體是一種非古典的新物質態，與氣態、液態、固態及電漿態並列。近年來，量子氣體在量子科學與技術發展中扮演了關鍵角色，許多新的突破，都是建立在量子氣體實驗的基礎上。一般氣體轉變為量子氣體的條件是當個別原子的德布羅意（de Broglie）波長超過原子間距，而透過降溫可以增加物質波的波長。自從1995年諾貝爾獎得主Eric Cornell與Carl Weiman教授首次實驗觀測到量子氣體以來，所有產生量子氣體的方法皆倚賴蒸發冷卻，類似將熱水放置於室溫下使水分蒸發降溫。然而，此冷卻方式效率低，且需要時間讓原子之間發生碰撞。

近期發表於《自然物理》（Nature Physics）期刊，玉山青年學者， 臺大物理系藍劭宇副教授的冷原子量子科學實驗室展示了一種極高效的量子氣體生成方法。通過將原子捕捉於由雷射干涉產生的三維光晶格中，並運用電磁感應透明（electromagnetically induced transparency）與絕熱膨脹（adiabatic expansion）技術快速冷卻，成功生成量子氣體，效率接近100%，速度較傳統方法提升約100倍。此創新技術可顯著增強冷原子平台在量子感測與量子計算中的應用。

此外，藍教授的團隊在生成的量子氣體中觀測到一種類似超新星（supernova）爆炸的現象，被稱為「波色新星」（bosenova）爆炸，對於量子模擬和多體物理研究具有重要意義。下圖為量子氣體發生「波色新星」坍縮的意象圖，中心為通過電磁感應透明和絕熱膨脹技術在三維光晶格中形成的量子氣體。在「波色新星」坍縮後，原子經由碰撞噴發出大量的原子束形成原子環的結構。

新聞連結: https://www.ntu.edu.tw/spotlight/2024/2319_20241106.html