近日，我校电信工程与智能化学院王红成教授团队在数学物理领域中科院一区期刊《Chaos, Solitons & Fractals》上发表题为“Anisotropic dipolar vortex quantum droplets in an annular potential”的研究论文。黄浩联合培养博士生为论文第一作者，王红成教授和Chin Seong Lim副教授为通讯作者，东莞理工学院为第一完成单位。
环形势中的各向异性偶极涡旋量子液滴
量子液滴是一种特殊的量子物质态，近年来成为超冷原子物理学中的热门研究方向。它是由玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在特定条件下形成的微观流体态，展现出复杂的量子力学特性和新奇的物质行为。不同于传统BEC，量子液滴的稳定性依赖于量子涨落效应，这种效应在吸引相互作用与排斥相互作用之间产生微妙的平衡，使液滴得以在接近崩塌的状态下维持稳定。其特性包括表面张力、宏观量子相干性和潜在的拓扑结构，这使其成为探索量子拓扑态、非平衡动力学和复杂相互作用的理想平台。近年来，量子液滴中高涡旋态、各向异性效应以及拓扑特性成为研究热点，不仅深化了对量子流体力学的理解，还为量子技术的应用提供了理论依据。
在以往的研究中，涡旋量子液滴一般通过非磁性原子实现，而在磁性原子系统中，当原子极化方向与涡旋轴方向一致时，涡旋液滴往往表现为不稳定状态。最近的研究表明，当磁性原子的极化方向与涡旋轴方向不同时，可以生成拓扑数为1的稳定偶极涡旋量子液滴。然而，当拓扑数超过1时，偶极涡旋液滴仍然难以保持稳定状态。因此，在磁性玻色系统中实现稳定的高拓扑数涡旋液滴仍是一项巨大的挑战。本研究通过在环形势中引入各向异性偶极相互作用，提出了一种创新性的理论框架，并通过数值模拟深入分析了偶极量子液滴的涡旋动力学行为。首次发现，在特定参数条件下，偶极量子液滴能够稳定地形成拓扑数高达11的高涡旋结构。这些偶极涡旋液滴不仅呈现出复杂的几何形态，还展现了独特的拓扑保护特性。这一成果显著拓宽了人们对量子液滴的认知，为探索复杂拓扑结构的量子体系开辟了全新的研究方向。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chaos.2024.115762
（撰稿：黄浩； 一审：王红成； 二审：尹华勤； 三审：李长平）
