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12月22日，西湖大学物理系严正课题组（量子多体计算实验室）与复旦大学李晓鹏课题组和戚扬课题组合作，在Physical Review Letters发表了题为“Double Supersolid Phase in a Bosonic t-J-V Model with Rydberg Atoms”的研究论文。
该工作预言了里德堡原子阵列中存在的新奇物态和丰富相图，为接下来的实验发展提供了新方向。
复旦大学博士研究生陈旷杰为论文第一作者，西湖大学物理系特聘研究员严正和复旦大学李晓鹏教授为共同通讯作者。复旦大学物理学系戚扬教授对该工作亦有重要贡献。
论文地址：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/fg7f-zvtt
理解掺杂莫特绝缘体是凝聚态物理学的核心挑战之一，对于揭示铜氧化物高温超导的微观机制具有至关重要的意义。在强关联体系中，载流子（空穴）的运动与自旋涨落之间的竞争往往主导低能物理图像；其中，t-J 模型被普遍认为是刻画这一竞争机制的经典有效模型。近年来，基于中性原子的量子模拟技术——特别是里德堡原子光镊阵列——取得了革命性进展。该平台凭借单原子级别的操控能力和可编程的长程相互作用，为在微观层面模拟高温超导机制、强关联量子体系等复杂量子现象提供了全新的实验途径。尽管实验技术已日趋成熟，但在强相互作用及长程耦合等参数条件下，该系统是否会涌现出超越传统理论框架的新奇量子物态，仍是目前亟待探索的理论空白。
（a）里德堡原子阵列模拟玻色型 t-J-V 模型示意图；(b) 该阵列的丰富相图。
围绕这一前沿问题，严正课题组与复旦李晓鹏、戚扬课题组开展合作，针对近期在中性原子光镊阵列中实现的玻色型 t-J-V 模型，利用大规模量子蒙特卡洛（QMC）模拟对其强关联参数空间进行了系统探索。研究发现，在强空穴-空穴排斥(V)下，体系可稳定形成一种全新的量子物态——“双重超固态”（Double Supersolid, DSS）。该物态展现了独特的对称性破缺结构：系统不仅自发破缺晶格平移对称性形成晶体序，还同时破缺了两个独立的 U(1) 对称性，表现为空穴超流与自旋超流的共存。该发现的关键意义在于：它清晰揭示了里德堡中性原子体系中长程隧穿过程与强相互作用之间的协同作用，能够在更大参数范围内稳定由多种序相互竞争共存的复杂量子态。这一稳定机制与高温超导中条纹相等现象背后的“电荷—自旋竞争”相呼应，也揭示了中性原子量子模拟平台在强关联物理研究中的应用潜力：通过对相互作用与动力学过程的可编程精确调控，能够在高度可控的实验环境中拆解并重构固体材料中难以独立辨析的微观机制，为理解超导与磁性的复杂纠缠提供新的研究视角，并为相关理论图景提供可直接检验的实验平台。
上述工作得到国家高层次青年人才项目、西湖大学专项经费等项目的支持，以及来自西湖大学高性能计算中心的计算支持。
