自由空间中的非平衡超辐射相变

存在一类系统，其中耗散、外部驱动与相互作用相互竞争，并产生若无驱动便不会存在的非平衡相。在那里，相变可在不破坏任何对称性的情况下发生，却带有局域序参量，这与平衡态下 Landau 相变理论相反。最简单的驱动耗散量子系统之一由体积小于原子跃迁波长立方、受光场驱动的二能级原子组成。原子对驱动场的集体耦合与其合作衰变之间的竞争应导致所有原子偶极相位锁定相与合作自发辐射主导的超辐射相之间的转变。此处，我们利用自由空间中铅笔形激光冷却原子云，沿其主轴光学激发，实现了该模型并观测到预言的相。我们的演示在获得自由空间超辐射激光器或观测新型时间晶体方面具有前景。