非平衡声子凝聚与相变的完整量子理论

Frölich凝聚是一种室温非平衡现象，预期发生于许多物理与生物系统中。尽管半个世纪前已被理论预言，此类凝聚的本质仍不明晰。在本快报中，我们从Wu-Austin哈密顿量出发推导了Frölich凝聚的完整量子理论，并首次解析证明：在大-$D$极限下，无论有无解关联近似，由非平衡与非线性诱导的二阶相变均会出现。若将外源作经典处理，则无法观测到此临界行为。我们表明该相变伴随凝聚声子统计分布中的大涨落，且表征涨落的Mandel-Q因子在外部能量输入过度的极限下变为负值。与冷原子平衡BEC不同，Frölich凝聚是非平衡驱动的结果，其中泵浦起设定粒子数的作用，介质起设定温度的作用。因此，BEC既可通过在固定泵浦下降低介质温度（平衡情形）产生，也可通过在固定介质温度下增强泵浦（非平衡情形）产生。