三势阱玻色爱因斯坦凝聚体三体复合效应的数值研究

文章中着重研究在三势阱中的凝聚体所受到的非弹性碰撞相互作用,考虑有三体复合耗散和原子填充时三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体动力学性质,研究了三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体系的自囚禁与宏观量子遂穿问题,用数值分析和解析推导的方法,发现自俘获和宏观量子隧穿现,另外,在自俘获和宏观量子隧穿进程中发现了量子拍现象,并对这些现象给出合理的解释。

相对相位对三势阱玻色爱因斯坦凝聚体隧穿特性的影响

通过三模近似来处理含三体项的GP方程,讨论了对称三势阱中散射长度周期变化时系统的特性,并以此为基础来分析不同相位情况下定态解的稳定性.研究表明这个体系的隧穿动力学可以被周期变化的散射长度有效的调节,且数值结果展示了相位对系统定态解的稳定性影响起重要作用,系统可通过改变相对相位使系统在自俘获与周期运动状态间转换.

旋转的双原子–玻色爱因斯坦凝聚体基态数值模拟

静态相耦合的Gross-Pitaevskii方程组的解描述了双原子的玻色爱因斯坦凝聚体在极低温度下的基态现象。我们提出一种十分有效的数值方法——梯度法来求解此基态解。我们提出的梯度法在数值上既保持总模量守恒又能使总能量递减;我们严格地证明我们提出的梯度法是一种获得能量函数在给定限制性条件下的最小值(也即基态解)的十分有效的方法。我们通过大量的例子来显示该方法的优点并且应用该方法去研究处于旋转状态下的双原子–玻色爱因斯坦凝聚体在极低温度下所呈现的复杂涡旋现象。

Floquet相空间方法分析周期驱动下原子玻色爱因斯坦凝聚体动力学

用相空间动力学方法研究一维无限深势阱内的原子玻色爱因斯坦凝聚体受到时域周期性微扰时的动力学行为.通过功角变换和共振频率近似,在Floquet相空间中构造有效的势场来预言玻色爱因斯坦凝聚体的运动,并通过数值模拟实空间动力学方程,验证了该方法.

自旋扭曲光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚体

研究了自旋依赖双层方形光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensates,BEC)的基态特征.双层晶格间的相对扭曲角度和层间耦合强度是影响超冷原子密度分布的重要可调参数.当光晶格的最低能带呈单阱色散时,超冷原子在莫尔晶格(Moire lattice)中的局域化受扭曲角度、层间耦合强度、原子数和晶格深度等的影响;当光晶格的最低能带呈双阱色散时,光晶格的扭曲可导致2个自旋态的反向扭曲,随着层间耦合强度的增加,2个扭曲的自旋态逐渐重合.该研究工作有助于深入探索扭曲光晶格超冷原子中的新奇量子效应.

双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中PT对称势下的异步量子Kármán涡街

数值研究了相混合态双组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)中PT (parity-time)对称势下的动力学.在障碍势不同的宽度和速度下发现了异步量子Kármán涡街、斜向漂移涡旋偶极子、V字形涡旋对、无规则量子湍流以及各种尾迹的组合模式.研究了作用在移动障碍势上的拖拽力,分析了涡旋对产生的力学机理.在不同障碍势宽度和速度下,系统地模拟了异步量子Kármán涡街和其他尾迹模式的参数区域.同样分析了PT对称势中具有增益-损耗强度的虚部对异步量子Kármán涡街稳定性的影响.最后,提供了一个实现异步量子Kármán涡街的实验方案.

双势阱与三势阱玻色-爱因斯坦凝聚体隧穿特性对比研究

采用数值分析的方法,寻找出三势阱凝聚体的隧穿特性.结果表明,可通过改变相对相位使三势阱凝聚体在宏观量子自俘获态与周期运动之间转换;在φ=π时,系统更易进入宏观量子自俘获状态;在自俘获和量子隧穿的过程中发现了共振特征,这些在双势阱中都没有出现.

频率调制对三势阱玻色爱因斯坦凝聚体隧穿特性的影响

文章讨论了对称三势阱中散射长度周期变化下玻色爱因斯坦凝聚体的量子隧穿特性和自俘获现象,通过三模近似来处理含三体项的GP方程.研究表明,这个体系的隧穿动力学可以被周期的散射长度有效的调节,且数值结果展示了在中频调制时,系统会在自俘获的过程中出现共振现象,而在低频、高频时会出现非物理的内爆现象,即粒子的长期行为不可预言.

玻色爱因斯坦凝聚体一维轴向干涉中的非线性现象

利用含时的 Gross- Pitaevskii方程 ,研究了轴对称的高密度玻色爱因斯坦凝聚体在干涉过程中因原子间相互作用而产生的非线性现象。发现玻色爱因斯坦凝聚体的一维轴向干涉条纹的密度分布是一种驻波状结构。通过原子波之间非线性耦合相互作用 ,这种结构可以表现为物质波光栅 。

相互作用原子玻色爱因斯坦凝聚体诱导的光场压缩效应

给出了光场与二能级原子玻色 爱因斯坦凝聚体 (BEC)相互作用系统的哈密顿量 ,研究了原子间相互作用对压缩相干态光场与原子BEC相互作用系统中光场正交压缩特性的影响 .结果表明 :光场两正交分量的涨落均随时间按余弦规律周期性地变化 ,其压缩性质依赖于光场的初始压缩因子和压缩方向角 ,而原子间的相互作用影响光场正交分量的涨落随时间变化的幅度和周期 .

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展

实现玻色-爱因斯坦凝聚的原子大多具备内部自旋自由度,在光势阱下原子内部自旋被解冻,从而使原子可以凝聚到各个超精细量子态上,形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量,可以使体系出现新奇的拓扑量子态,如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究,旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类,以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.

^(87)Rb玻色-爱因斯坦凝聚体的快速实验制备

采用二维磁光阱产生了-个快速^(87)Rb原子流,并在高真空的三维磁光阱中实现了^(87)Rb原子的快速俘获,进一步采用射频蒸发冷却技术实现了原子云的预冷却,然后将原子转移到远失谐的光学偶极阱中蒸发得到了玻色-爱因斯坦凝聚体.实验上可以在25 s内完成三维磁光阱的装载(约1.0×10^(10)个^(87)Rb原子),然后经过16 s的冷却过程最终在光学偶极阱中获得5.0×10~5个原子的玻色-爱因斯坦凝聚体.实验重点研究了二维磁光阱的优化设计和采用蓝失谐大功率光束对四极磁阱零点的堵塞,抑制四极磁阱中原子的马约拉纳损耗,更加有效地对原子云进行预冷却.

谐振子势与高斯势的联合势阱中两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体的基态特性和自旋纹理

研究了两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体在谐振子势与高斯势的联合势阱中的基态特性和自旋纹理。通过托马斯-费米近似得到每组分凝聚体在相混合态时密度分布首次形成中心洞的临界旋转角频率,并根据旋转角频率与临界旋转角频率的关系,给出了两分量凝聚体的三种不同的基态密度分布:两个都是盘、一个是盘和另一个是环、两个都是环。对于相分离的情况,针对两分量粒子数严重不平衡的凝聚体分别作托马斯费米近似,解析地给出了两分量凝聚体的两种对称基态密度分布。同时研究了凝聚体在两分量的界面处形成的两种赝自旋纹理,它们分别是巨斯格明子和同轴双环斯格明子。

两耦合玻色-爱因斯坦凝聚体间的量子相干振荡(英文)

理论上考察了两耦合玻色-爱因斯坦凝聚体间的相干原子振荡,我们用时空不能完全分离的波函数去描述囚禁在双磁阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体,根据托马斯-费米近似,得到两凝聚体的相位差和布局数随时间的演化方程,应用数值计算的方法,考察了相干原子遂穿和宏观量子自囚禁效应.这些研究结果和采用双模时空分离波函数近似法得到的结果进行了比较.

V型三能级原子玻色—爱因斯坦凝聚体与双模压缩光场相互作用系统中光场的量子相关性质

研究了V型三能级原子的玻色—爱因斯坦凝聚体(BEC)与双模压缩态光场相互作用系统中光场的量子相关特性。结果表明:双模压缩态光场在与原子玻色—爱因斯坦相互作用过程中,其量子相关性质保持不变,完全决定于初始光场。

浅阱中双组份玻色-爱因斯坦凝聚体基态的稳定性研究

应用变分法研究了囚禁在有限深势阱中的双组份玻色爱因斯坦凝聚体基态的稳定性,结果显示:在有限深势阱中有可能获取稳定的双组份凝聚体,但须满足囚禁原子数的临界条件和基态能量塌缩的临界条件.通过变分法计算还得到了波包的宽度、能量与相互作用系数之间的函数关系,并发现凝聚体之间的相互作用对其稳定性具有非常重要的作用.

玻色-爱因斯坦凝聚体干涉效应的数值研究(英文)

本文采用辛算法数值求解了Gross-Pitaevskii(GP)方程,研究了玻色-爱因斯坦凝聚体的干涉现象.讨论了两个凝聚体间以及三个凝聚体间的干涉效应并对两者做了比较,其差异之处我们认为是由增大的凝聚体间的相互作用造成的.

三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的三模量子纠缠

在对称三势阱中，通过绝热地调节势阱间两个相邻势垒的高度，使得相邻的玻色-爱因斯坦凝聚体发生交叉弹性碰撞，选择适当的相互作用时间，我们提出了一种制备三体玻色-爱因斯坦凝聚场模量子纠缠的理论方案。接着，基于两体concurrence的计算方法，我们获得了该三体场模纠缠态的剩余纠缠度。

玻色-爱因斯坦凝聚特性及其应用

本文介绍了北京大学建立的玻色-爱因斯坦凝聚实验平台，实现了玻色-爱因斯坦凝聚（图1），获得了原子数为五十万个，温度为50纳开尔文的玻色凝聚体。在此基础上我们精密测量了玻色-爱因斯坦凝聚的相变温度，还利用玻色-爱因斯坦凝聚实验平台通过马越让那跃迁获得了可控的多量子态玻色爱因斯坦凝聚体。并利用四种方法获得了原子激光（图2），其中有三种方法是国际上第一次使用。另外，我们提出了将玻色一爱因斯坦凝聚转入Magic光晶格阱，实现精度优于10^-17的新型原子钟的设想。

自旋轨道耦合自旋1旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中波的传播

研究了自旋轨道耦合自旋1旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中线性与非线性波的传播特性.通过引入一个平面波解,分析讨论了系统在弱扰动下的线性波解,发现自旋轨道耦合的引入不仅导致系统平面波解存在条件更加苛刻,而且显著影响了系统基态性质.另外,通过将三组份Gross-Pitaevskii(GP)方程简化为单组份的非线性薛定谔方程,分析讨论了强扰动下系统激发的非线性孤子解,发现孤子的振幅随波数和原子间相互作用的增加而增大,而孤子的宽度随波数和原子间相互作用的增加而减小.