——　第二部分　国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　由山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室张靖教授带领的山西大学实验小组与人民大学、清华大学、中国科技大学和香港大学理论小组紧密合作,在国家自然科学基金及其他项目的支持下，完成了研究工作《超冷费米气体中自旋轨道耦合导致Feshbach 分子的生成》，研究成果于2014年1月发表在Nature Physics上，同期 Nature Physics杂志邀请了Princeton大学的Waseem Bakr教授对该工作进行了专题评述“Pairing with a twist”。这是我国在超冷原子领域中完成的一项重要研究成果。

　　超冷原子气体是实现量子模拟的理想平台，当原子系综冷却到纳开尔文（nK）量级时，表现出奇妙的量子特性。此时，通过改变实验系统的参数，包括：外部束缚势、原子之间相互作用、原子密度和温度等，可以对凝聚态物理等许多重要物理问题进行量子模拟，寻求一些重要物理问题的解决方案。

　　自2004年起，张靖教授带领的研究团队开始了对超冷费米原子气体的实验研究,2007年实现了玻色气体⁸⁷Rb玻色-爱因斯坦凝聚和费米气体⁴⁰K量子简并，这是国内第一个实现费米气体量子简并的课题组。2013年，他们在国际上首次在实验中观测到超冷费米气体中的自旋轨道耦合，并在这个方向上完成了多项研究工作，得到了国内外同行的广泛关注。在以前的实验基础上，他们巧妙地设计实验，即在单组份的超冷费米原子中，引入光场导致的自旋轨道耦合，使得单组份的费米子变为两个自旋态的相干叠加态，这些相干态强烈地依赖于费米原子的动量，相反动量的原子结合成对最后形成弱束缚的Feshbach分子。这项实验研究表明自旋轨道耦合在费米原子的成对机制中起着关键的作用，同时表明费米原子系统在自旋轨道耦合作用下形成了单重态和三重态组份相干叠加态，类似s波超导体加自旋轨道耦合可形成具有p波性质的拓扑相，该体系可以进一步冷却并且结合光晶格技术束缚到一维系统，将有可能观测到拓扑超流和Majorana费米子。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、创新研究群体项目和国家973项目的资助。