强关联费米子与光的强耦合

物质中的强量子关联是材料一些最非凡性质的起源，从磁性到高温超导，但这些关联在量子器件中的集成需要与光子强而相干的耦合，这在固态系统中仍是一项艰巨的技术挑战。在腔量子电动力学中，玻色-爱因斯坦凝聚体或晶格气体等量子气体已与光强耦合。然而，迄今既未将可与固体中电子相比的费米子量子物质，也未将具有可控相互作用的原子系统与光子强耦合。在此我们报道了量子简并幺正费米气体在高精细度腔中与光的强耦合。我们绘制了耦合系统的能谱并观测到分辨良好的修饰态，源于腔光子与气体各自旋分量的强耦合。我们研究了自旋平衡与自旋极化气体，发现与描述光-物质相互作用的从头计算定量一致。我们的系统在量子简并区提供了对原子-原子和原子-光子相互作用完整且同时的控制，为量子模拟开辟了广阔前景。