中国科学技术大学和北京大学相关研究人员组成的联合团队在超冷原子量子模拟领域取得重大突破。中国科大-北大联合团队在国际上首次理论提出并实验实现超冷原子二维自旋轨道耦合的人工合成，测定了由自旋轨道耦合导致的新奇拓扑量子物性。这一关键突破将对新奇拓扑量子物态的研究，进而推动人们对物质世界的深入理解带来重大影响。该合作成果以研究长文（Research Article）的形式发表在最新一期的国际权威学术期刊《科学》上[Science, 354, 83-88, (2016)]。由于该工作“对研究超越传统凝聚态物理的奇异现象具有重大潜力”，《科学》杂志在同期的观点栏目（Perspective）专门配发了题为“Coldatoms twisting spin and momentum”的评论文章。
自旋轨道耦合是量子物理学中基本的物理效应。它在多种基本物理现象和新奇量子物态中扮演了核心角色。这些现象导致产生了自旋电子学，拓扑绝缘体，拓扑超导体等当前凝聚态物理中最重要的前沿研究领域。然而，由于普遍存在难以控制的复杂环境，很多重要的新奇物理难以在固体材料中做精确研究。这对相关科研带来很大的挑战。同时，随着超冷原子物理量子模拟领域的重大发展，在超冷原子中实现人工自旋轨道耦合，并研究新奇量子物态已成为该领域最重大的前沿课题之一。冷原子有环境干净，高度可控等重要特性。在过去五年里，一维人工自旋轨道耦合在实验上实现，并取得一系列成果。但探索广泛深刻的新型拓扑量子物态须获得二维以上的自旋轨道耦合。如何实现高维自旋轨道耦合已成为超冷原子量子模拟最紧迫的核心课题。
