量子气体中的 Chern-Simons 常数测量
量子气体
2025-09-09 v1 原子物理
摘要
Chern-Simons（CS）常数是描述 3D 空间基于 Chern-Simons 场论拓扑不变量的基本拓扑不变量。迄今为止，尚未在物理系统中实现对 CS 常数的直接测量。本文通过在 2D 光拉曼晶格中对 1/2 自旋的超冷原子进行激励，实现了对 CS 常数的实验测量。借助最新developed的布洛赫态量子断层技术，我们测量了 2D 准动量空间中三个 Pauli 矩阵的期望值，以及 1D 时间 [(2+1)D]，分别提取 Berry 曲率和相应的 Berry 连接。通过对这两种量的乘积进行积分，我们得到接近 ±1 和 0 的 CS 常数，与理论预测一致。我们还观察到这些值的转变，这表明 (2+1)D 量子动力学中量子态的拓扑发生变化。
引用
@article{arxiv.2509.05774,
title = {Measuring the Chern-Simons invariant in quantum gases},
author = {Chang-Rui Yi and Jinlong Yu and Huan Yuan and Xin Chen and Jia-Yu Guo and Jinyi Zhang and Shuai Chen and Jian-Wei Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05774},
year = {2025}
}