超冷费米气体中腔介导的多自旋相互作用与相变

高自旋系统的多体物理有望孕育出性质全新的物质相，但实现它们需要可控的多自旋相互作用，且每个自旋分量的相互作用可独立调节。本文提出一个在超冷费米气体中满足这一需求的方案。通过设计原子-腔耦合，我们在任意赝自旋态之间产生了腔介导的有效相互作用。聚焦于最简单的三自旋情形，我们获得了两个独立的散射通道，其强度和符号可分别调节。由此得到的哈密顿量结合了在位吸引与离位排斥，并驱动了从超流相到自旋密度波相的连续相变。共存区域令人联想到超固态，然而自组织调制出现在高自旋表示的自旋空间中，而非密度分布中。该方案可利用现有的超冷原子技术可靠地实现。因此，它为高自旋多体物理的量子模拟提供了一个多功能平台。