中国科学院国家授时中心张首刚研究员、张晓斐研究员（青促会会员）带领的研究团队在冷原子理论研究方面取得了突破性进展。该团队首次从理论上预测了具有Rashba自旋轨道耦合的软核超冷玻色凝聚体中具有手征性的超固态，相关成果发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》上。

超固态源于科学家在上世纪六七十年代预言的一种奇异物质状态，它同时具有固体和超流体的性质。2004年美国宾州州立大学的实验组在Nature和Science分别发表论文，宣称在超冷氦4中发现了超固态，引起了科学家的广泛争论。2012年该研究组改进装置后重新开展实验，却并未发现超固态存在的证据。超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚从另一个角度为发现超固态提供了可能性。2017年著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者Wolfgang Ketterle研究组利用布拉格衍射技术在自旋轨道耦合的玻色爱因斯坦凝聚中首次实验观测到具有超固性质的条纹态，标志着超固研究的重大突破。

目前，具有二维自旋轨道耦合玻色凝聚体中的超固态成为了理论和实验的关注焦点。研究团队设计了一个全新的超冷原子系统，发现在自旋轨道耦合作用下超固体表现出非平庸的量子流体动力学和磁性性质；此外，超固晶胞中的原子会沿某一方向自发地循环流动，这意味着系统在没有外加旋转的情况下自发产生了非零角动量；这一奇异超固态还跟磁性材料中的斯格明子晶格具有相似的非平庸拓扑自旋结构。这些重要的研究结果使人们对自旋轨道耦合和超固现象有了新的认识，为探索和发现新奇量子态开辟了新的方向。

值得一提的是，这一新奇量子态在实验实现上还面临诸多困难；其中一个关键性问题是如何实现特定形式的自旋轨道耦合。最近，美国JILA叶军教授提出的基于光钟平台实现自旋轨道的思路，突破了传统冷原子系统面临的技术瓶颈。国家授时中心具有成熟的冷原子光钟系统，在光钟研制方面积累了丰富的经验，中心科研人员将充分发挥自身优势、密切合作，争取在相关领域做出新的突破。

该研究结果以Chiral Supersolid inSpin-Orbit-Coupled Bose Gases with Soft-Core Long-Range Interactions为题发表于《物理评论快报》（PRL；doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.030404）。韩伟为第一作者，张晓斐（青促会会员）和张首刚为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院青促会、中科院“西部之光”等项目的支持。