环阱离子与中性原子的试探波函数：量子时空晶体的微观描述

一个用于描述量子时空晶体的建设性理论平台揭示了，对于 N 个相互作用且被环束缚的旋转粒子，存在具有真正时空晶体行为的低激发态。相应多体试探波函数的构建首先通过平均场层面的对称性破缺进行，随后利用投影技术进行对称性恢复。由此产生的关联多体波函数是定态，保持了旋转对称性，同时反映了平均场晶体的点群对称性。这种行为导致了一系列特定魔角动量 L_m 序列的出现。对于偏离这些魔数值的角动量，试探函数消失。超越平均场的对称性破缺可以通过此类好 L_m 多体定态的叠加来诱导。我们证明，叠加一对相邻的魔角动量态会导致形成特殊的破缺对称态，展现出量子时空晶体行为。特别是，相应的粒子密度绕环旋转，在空间和时间上均显示出无阻尼、无色散的周期性晶体演化。预测这种量子时空晶体波包的实验合成在 Aharonov-Bohm 型谱的基态能量交叉附近更容易实现，该谱可通过外加磁场访问。本文以 Coulomb 排斥的费米子离子和一团接触相互吸引的玻色子为例说明了这些结果。