通过可调拓扑θ角观测微观禁闭动力学

拓扑θ角对于理解凝聚态与高能物理中大量现象（如强CP问题、动力学量子拓扑相变以及禁闭—退禁闭转变）至关重要。在使用经典方法探测拓扑θ角效应时会出现困难，特别是在数值模拟中会出现符号问题。量子模拟器为实现θ角提供了强有力的替代途径，但由于实验中难以引入动力学电场，这一直是悬而未决的挑战。在此，我们报道了在Bose–Hubbard规范理论量子模拟器中通过倾斜超晶格势诱导有效背景电场而实现可调拓扑θ角的实验。我们通过直接观测(1+1)维量子电动力学的禁闭—退禁闭转变，展示了该角度带来的丰富物理。利用原子精度量子气体显微镜，我们通过监测粒子—反粒子对的实时演化来区分禁闭相与退禁闭相：当θ角偏离π为有限（趋于零）值时，其传播表现为受约束（弹道）传播。我们的工作在现代量子模拟器上实现拓扑项以及探索其理论所预示的丰富物理方面迈出了重要一步。