（a）双组分布拉格光谱装置。由此产生的（b）Id = I + + I ?和（c）Is = I + ? I ?在（x,z）平面上沿z轴进行谐振动，不同的频率分别对应于Ωd(kp)和Ωs(kp)。（d）密度对比度和（e）自旋条纹随k p变化的函数关系，在晶胞输出端（z = L）进行数值计算，图中标出了极值。黑色虚线代表理论预期。（f）根据对比度极值重建密度和（g）自旋色散。使用博格留波夫关系拟合数据点（（f）中的实心蓝色曲线和（g）中的橙色曲线）可得出?n d , s的预期值。

近期物理学研究发现，光有时会以意想不到的方式流动，表现出所谓的“超流体”传输特性。超流体是一种特殊的物质状态。例如超冷原子气体或在特定温度下的氦-4，其核心特征在于具备零黏度（即流动时无阻力）

巴黎索邦大学-法国国家科学研究中心（CNRS）卡斯特勒·布罗塞尔实验室的研究人员最近证明，在一种双组分光流体中的光子会同时呈现自旋模和密度模，这些是量子超流体混合物的特征。他们的研究成果发表在《物理评论快报》上，有望为利用光学系统模拟和研究量子多体物理开辟激动人心的新途径。

“我们研究光的量子流体，换句话说，就是光在其中表现得像超流体的光学系统，这与玻色-爱因斯坦凝聚态或超导体非常相似，”论文的资深作者昆汀·格洛里厄斯（Quentin Glorieux）说到。

这项研究的目的是探索是否可以通过创建两种相互作用的光流体混合物，来进一步推进这个类比?；旌衔锓浅Ｓ腥?，因为它们支持丰富的集体动力学行为，并为研究量子相变、拓扑结构甚至模拟引力提供了一个新平台。”

为了证实一个系统是双组分量子流体，物理学家需要证明该系统存在两种不同的集体振荡。其中第一种是光子总密度的振荡（即密度模），而第二种则与该系统两个基本组分之间的差异有关（即自旋模）。

“这正是我们在实验中观察到的现象，”论文的第一作者克拉拉·皮卡尔斯基（Clara Piekarski）解释道?！岸晕颐嵌裕孔恿魈宀ê牡刃锞褪羌す馐陲ㄈ仍诱羝写ナ钡牡绯“?。在这个非线性介质内，光子开始有效地相互发生作用。两个流体组分对应于光的两种圆偏振态，它们在混合物中充当着不同的‘粒子种类’?！?/p>

本质上，格洛里厄斯、皮卡尔斯基及其同事将激光束分成两部分，每部分具有不同的圆偏振态。他们将这两种偏振态的光送入铷原子热蒸气中，在那里它们表现为两种相互作用的玻色气体。

研究人员发现，当光线进入气体时，其行为开始呈现超流体特性（即无阻力流动）。通过用一束控制偏振和方向的较弱光束扰动该流体状光学系统，他们能够产生两种无需耗散即可传播的激发态。

“我们最显著的成就是清晰地观测到了双组分光流体中的自旋模和密度模，”格洛里厄斯表示，“我们证明了这些模式可以被选择性激发，并且我们观察到了两套不同的声速，每种模式对应一套声速。这是首次在实验上实现了由光子构成的二元超流体。这无疑极大地开拓了量子光流体这一领域。”

除了观察光的两组分流体中的自旋和密度模式外，研究人员还表明，通过调节光子密度，可以控制这两种模式的相对速度。这种可调性是由原子蒸气的饱和所赋予的，是光流体所独有的，并且在其他已知的超流体中无法实现。

“我们的研究结果开启了多种可能性，”皮卡尔斯基补充道，“我们现在可以在只有自旋具有超流性而密度不具有超流性的状态下工作，或者反之亦然。目前，我们正在研究不混溶状态，在这种状态下，自旋模是不稳定的，两种组分会分离并占据空间的不同区域。这样，例如通过让两种组分发生碰撞，我们就可以研究流体力学不稳定性的量子版本。”

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