量子气体腔 QED：多体物理中的新范式

我们综述了量子气体腔QED领域的近期进展与现状。自由玻色-爱因斯坦凝聚体耦合到高$Q$光学腔的量子化电磁模式中实现原子自有序的首个实验演示以来，该领域在过去十年中迅速发展。量子气体-腔复合系统提供了实现、模拟和实验检验基本固态哈密顿量的机会，以及实现超出传统凝聚态情景的非平衡多体现象的可能。这依赖于利用定制泵浦激光和动态腔场，在开放量子环境中为原子设计并控制光诱导的可调程相互作用势的独特可能性。值得注意的例子包括具有长程相互作用并展现晶格超固相的类Hubbard模型、涌现磁序与准晶体对称性，以及动态规范势和非平衡拓扑相的出现。实验已成功将自旋极化及含自旋量子气体载入多种腔几何结构，并构建了多变的可调程原子相互作用。这导致了自发离散与连续对称性破缺（伴随软模及超固态性出现）、密度与自旋自有序、动态自旋轨道耦合以及非平衡动态自有序相等现象的实验观测。此外，量子气体-腔装置为量子增强测量提供了新平台。本综述从基本模型介绍出发，以教学式方式概括广泛的理论进展，并结合当前及近未来的前沿实验进行展望。