【研究成果】四川大学物理学院潘建松研究员与合作者在超冷原子拓扑输运方面取得重要进展

近日，四川大学物理学院潘建松研究员与浙江大学、中国科学技术大学等单位的合作者在Nature出版集团旗下顶级光学期刊《Light: Science & Applications》（中科院一区，近五年影响因子23.1）上发表了题为“Engineering topological chiral transport in a flat-band lattice of ultracold atoms”的研究论文。该研究在超冷原子实验中实现了一种基于平带局域效应的拓扑手性输运机制，为拓扑量子器件的设计提供了新思路。浙江大学李航和梁茜博士为共同第一作者，潘建松研究员与浙江大学颜波教授为共同通讯作者，中国科学技术大学易为教授为重要合作者。

在人工量子物质中实现对粒子输运的调控是当前量子模拟与量子调控研究的前沿课题。平带晶格因其无色散的能带结构而展现出独特的局域和输运性质，然而如何在该体系中实现可控、健壮的拓扑手性输运一直是一个重要挑战。本研究团队在超冷铷-87原子的动量空间中构建了一种菱形链状晶格，通过精确调控每个晶格胞中的交错合成磁通，成功诱导出平带局域态。在此基础上，研究团队进一步引入Floquet周期驱动，通过交换相邻磁通构造出螺旋型Floquet通道，首次在该类平带系统中实验观测到状态依赖的手性输运现象。

图1.菱形平带晶格模型与拓扑手征输运示意图

理论分析表明，该手性输运与系统的Floquet能带拓扑特性密切相关，其拓扑性质由准能带绕数刻画。该方案突破了传统拓扑泵浦对绝热过程的依赖，可在非绝热条件下实现离散时间步上的量子化输运，为未来设计高速、抗干扰的拓扑量子器件奠定了基础。该体系为进一步研究平带局域、相互作用、无序和Floquet驱动之间的耦合效应提供了高度可控的平台。此项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、中央高校基本科研基金和四川省自然科学基金等项目的支持。

论文信息：

Hang Li#, Qian Liang#, Zhaoli Dong, Hongru Wang, Wei Yi,Jian-Song Pan*, Bo Yan*,Engineering topological chiral transport in a flat-band lattice of ultracold atoms,Light: Science & Applications14, 326 (2025).

DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-025-02025-3