探究弱相互作用费米气体中的分数量子霍尔态

量子气体被用于以中性原子模拟最低朗道能级（LLL）的物理性质，在最简单的设置中，这是通过将气体在限制谐势阱频率下旋转来实现的，而这一要求在实践中很难达到。我们指出，对于弱相互作用的费米气体，进入 LLL 并不需要这种快旋转极限：作为一阶微扰理论的直接结果，LLL 中态的多体波函数在任意旋转下都保持不变，只有它们的能量发生移动。这意味着，即使在无旋转或中等旋转频率下，LLL 态也作为有限角动量下的激发态存在。对于具有接触相互作用的费米子，这些态是由单个 Haldane 赝势（自旋极化系统为 $V_1$，自旋系统为 $V_0$）描述的分数量子霍尔（FQH）态的一个典范模型的精确本征态，该模型实现了精确的 Laughlin 和 Haldane 波函数。我们建议，最近开发的旋转少费米子系统的激发和成像技术允许对 FQH 波函数进行详细的实验研究，并研究向大粒子数的交叉过渡。我们以 $N = 6$ 的自旋平衡费米子为例对此进行了说明。