原子分辨量子气体的涨落热力学测量：超越涨落-耗散定理

热力学测量是研究准离子原子物理的关键。准确测量这些系统中低温度，然而由于缺乏通用温度计，这仍是一个重大挑战。最广泛适用的测量方法，如拟合原位密度轮廓或标准涨落热力学，受制于要求全局热平衡及其不适用于均匀系统。在本工作中，我们介绍了一种针对量子气体的新型原位热力学测量方法，利用通过量子气体显微镜实现的单原子分辨测量，并在理想费米气体上进行了演示。通过分析平均约为一个原子的探测体积中的数涨落，我们在较宽的动态范围内提取全局温度和局部温度。不同于传统涨落热力学，本方法不依赖涨落-耗散定理，而是基于数涨落与密度-密度关联关系的精确关系。在低温 regime 下，我们观察到显著偏离涨落-耗散预测的涨落，揭示了亚广义涨落。本方法适用于具有任意势型的系统，无需精确势阱校准或全局热平衡。这种针对量子气体的近乎通用温度计克服了现有技术的关键局限，为准确且灵活的量子系统温度测量铺平了道路。