如何在冷原子系統中類比有效規範場, 從而實現中性原子的量子霍爾效應, 一直是超冷氣體量子類比中一個重要課題. 此前人們發現通過旋轉一團束縛的超冷量子氣體, 可以在中性原子中類比等效磁場, 有望在該系統中實現量子霍爾效應. 然而, 由於轉動所導致的離心力, 會使得原子團被拋離束縛勢阱, 很難觀測到所期望的物理效應.
鑒於此, 周正威等人提出了一種全新的在冷原子中類比量子霍爾效應的方案. 分析發現, 在多分量冷原子氣體中, 通過動力學調控現有的磁場強度, 可以在實空間中類比一個等效的磁單極場; 再利用當前實驗條件, 可以把冷原子團束縛到一個封閉的球面上.
這樣的一個球心為有效磁單極的球面, 是諾貝爾獎得主霍丹為理解分數量子霍爾效應而提出的. 然而, 儘管當前幾乎所有的大統一理論均預言了磁單極的存在, 在實驗上卻一直沒有觀測到磁單極存在的可信證據. 故此前認為, 霍丹的這一設想僅能作為一種求解問題的思路, 而難以在實驗上實現. 周正威, 周祥發等人巧妙地利用現有條件, 構造出等效的磁單極場, 從而克服了上述困難, 為在實驗平台上精確實現霍丹球面掃平了障礙.