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让光与原子“自己决定”晶格常数——“光-原子共晶”实验平台招募合作
【1. 何谓“光-原子共晶”？】
把一束超冷原子云放进看似平淡无奇的两束对射激光中，你将在显微镜下看到奇迹：原子自发排成完美周期阵列，而光也被“冻住”成同一周期的驻波晶格。更不可思议的是——
• 周期长度不由激光波长决定，而由原子密度和极化率“协商”产生；
• 整个结构拥有固体般的声子激发，却能在毫秒量级内被开关；
• 一切信息都可从反射光中实时读出，原子几乎零损耗。
这就是奥地利因斯布鲁克大学最新理论预言的“光与超冷原子自发共晶态”(Phys. Rev. X 6, 021026)。
【2. 我们能用它做什么？】
① 量子模拟器 2.0
传统光晶格只能模拟紧束缚模型。新体系自带长程、可调的“光子介导相互作用”，可以一次性实现
• 扩展 Hubbard 模型 • 长程 Ising 模型 • 带声子耦合的 Holstein-Hubbard 模型
为高温超导机制、量子相变与拓扑物态提供干净可控的实验床。
② 超固体与缺陷动力学
在单一样品中即可研究“超固体”的成核、位错运动、熔化与重结晶，时间分辨率达到微秒级。
③ 光子晶体“即写即擦”
通过调节激光功率，可在同一束原子云上写入不同周期的光子带隙结构，实现可重构的光子器件或原子-光量子接口。
【3. 实验门槛有多低？】
• 硬件：任意已有 1D BEC 装置或 2D 管状光晶格即可，无需高 finesse 腔。
• 激光：单频连续激光，总功率 < 100 mW，失谐 10–100 GHz，完全避开自发辐射。
• 成像：仅需测量反射光强或干涉信号；原子成像可做可不做。
根据理论估算，以 Rb-87 为例：
– 原子数 10⁵–10⁶
– 横向束缚 20–50 μK 深度
– 激光强度 0.5–5 W/cm²
– 晶化时间 0.1–1 ms
– 加热率 < 10 Hz，系统寿命 > 100 ms，足够观测数百次动力学循环。
【4. 合作模式】
我们提供：
• 完整理论框架与数值代码（Gross–Pitaevskii + Helmholtz 耦合求解器）。
• 详细的实验参数扫描表与误差分析。
• 实时监测信号解析方案（反射率 vs 时间、傅里叶谱识别声子）。
期待合作方：
• 已有 1D BEC 或 2D 管阵列实验平台；
• 具备高分辨成像或快速光电探测能力的团队；
• 对量子模拟、超固体、可重构光子晶体任一方向有浓厚兴趣的研究组。
【5. 下一步里程碑】
M1：在 6 个月内观测到晶化阈值与反射率陡升；
M2：在 12 个月内实现对晶格常数的原位“电控调节”；
M3：在 24 个月内完成声子谱测量，发表长程相互作用下的超固体动力学研究。
让激光不只是“照亮”原子，而是与原子共同谱写晶格的旋律。我们诚邀全球实验团队携手，把这一理论预言变成下一块量子模拟的基石。
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