凝聚态物理中有类重要的问题：被光场周期驱动的材料会进入哪些非平衡稳态？对于多体系统，尤其是关联电子系统，目前缺乏有效的理论手段描述此非平衡态。比如研究者常用Magnus高频展开得到描述非平衡稳态的有效哈密顿量，但这难以处理驱动频率跟系统能级尺度接近的情况，也就是多数实验的现实情况。为解决这个问题，物理系孙志远研究组提出 ponderomotive potential (“旁踱势”）的概念，可方便地预测被周期驱动的关联电子系统的稳态。

 图 1：左图为光镊囚禁物体的有效势能。右图为被入射光驱动的量子多体系统中，低能集体自由度ϕ感受到的有效势，命名为“旁踱势” (ponderomotive potential)。

 从日常生活的例子说起，光镊为什么能囚禁物体（比如原子）？简言之，光束中的高频电场极化了被囚禁的物体，物体上的动态电偶极子在动态电场中，时间平均下来，感受到了静态的有效力，在某些光频率下，这个力指向光比较强的位置，见图1。等离子体物理中，带电粒子在非均匀光场中也会感受到类似的静态有效力，这个有效力称为ponderomotive force。

 孙志远研究组利用Keldysh effective action语言，把此概念推广到被周期驱动的多体系统，提出ponderomotive potential作为低能集体自由度的有效势（图1右）。此理论能自然地计入共振跃迁、耗散的效果，并证明了光致ponderomotive potential和光学电导率的深层联系，可用于高效地计算量子多体系统被均匀光场驱动后的有效势，为研究光致非平衡态提供了简单易用、物理图像清晰的工具。本工作据此预测了光致激子凝聚、光致超导、光致新型激子/电荷/自旋序等现象。

 该工作近期以“Floquet engineering of many-body states by the ponderomotive potential”为题发表为Phys. Rev. B 110, 104301 (2024)。该研究得到了国家自然科学基金和清华大学启动经费的支持。

 文章链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.110.104301