二维 Rydberg 气体中介观晶体结构的观测

控制和调节超冷原子气体中相互作用的能力为实现物质新相态铺平了道路。尽管迄今为止的实验已对短程相互作用实现了高度控制，但长程相互作用的实现将开启多体物理的全新领域，并已成为研究的核心焦点。Rydberg 原子非常适合实现这一目标，因为它们之间的 van der Waals 力比基态原子大许多个数量级。因此，当原子被转移到 Rydberg 态时，仅仅通过激光激发超冷气体就能直接引发强关联多体态。一个关键例子是量子晶体，由集体激发的不同空间有序构型的相干叠加组成。在此，我们报告利用高分辨率原位 Rydberg 原子成像，对激光激发的二维原子 Mott 绝缘体中强关联的直接测量。观测结果揭示了在所制备多体态的高密度组分中出现了空间有序的激发图案。它们具有随机取向，但具有明确的几何结构，形成了在整个气体中去局域化的集体激发的介观晶体。我们的实验展示了 Rydberg 气体实现奇异物质相态的潜力，从而为长程相互作用量子磁体的量子模拟奠定了基础。