梯度磁场中自旋-轨道耦合旋转两分量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态研究

利用准二维Gross-Pitaevskii方程,研究了在梯度磁场中具有自旋-轨道耦合的旋转两分量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构.探索了自旋-轨道耦合作用和梯度磁场对基态的影响.结果发现,在梯度磁场下,随着自旋-轨道耦合强度增大,基态结构由skyrmion格子逐渐过渡为skyrmion列.对于弱自旋-轨道耦合和小旋转频率情况,增大磁场梯度强度可导致基态由平面波相转变为half-skyrmion;对于强自旋-轨道耦合和大旋转频率情况,梯度磁场可诱导hidden涡旋的产生.梯度磁场、自旋-轨道耦合和旋转作为体系的调控参数,可用于控制不同基态相间的转化.

基于标度理论求解两分量玻色-爱因斯坦凝聚集体激发模

文章基于标度理论研究了两分量玻色-爱因斯坦凝聚的集体激发模。首先从耦合流体力学方程组出发,对两分量玻色-爱因斯坦凝聚的粒子数密度和速度场分别采用相应的标度假设,为了满足在不同分量相互作用下的标度假设,需在全空间做平均,最后得到柱对称下两分量玻色-爱因斯坦凝聚集体激发模的色散关系。

两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的经典相空间研究

脉冲撞击的两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统在经典极限下具有典型的混沌动力学行为,通过对对应的经典相空间结构进行研究,直观地得到了相空间由规则结构过渡到混沌结构的参数范围,研究结果对玻色-爱因斯坦凝聚的稳定性研究具有一定的意义。

非线性空间调制对两分量玻色-爱因斯坦凝聚孤子演化的影响

考虑具有谐振势的两分量玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中的亮孤子,采用数值模拟方法研究了非线性空间调制对线性耦合两分量BEC中的孤子演化的影响。结果表明,s-波散射长度的空间变化改变了孤子的密度包络;在合适的初始条件下,可以存在稳定的孤子态;孤子的演化依赖于非线性空间调制系数的符号和大小。

单分量和二分量玻色-爱因斯坦凝聚体亮孤子解的李黄杨修正

李黄杨(LHY)修正是指玻色-爱因斯坦凝聚体中的自陷态,通过平均场(MF)态周围的量子涨落引起的有效自排斥来稳定,但LHY修正可能会影响玻色-爱因斯坦凝聚体亮孤子的基态,导致亮孤子试探解产生一定的适用范围。本研究利用变分近似法和以Gross-Pitaevskii方程为基础的数值模拟方法,通过将准一维情况单分量和二分量的玻色-爱因斯坦凝聚体基态模型加入LHY修正,计算了2个系统的试探解和数值模拟解。计算表明,对于准一维带有LHY项的单分量和二分量玻色-爱因斯坦凝聚体,当系统的LHY系数G在一定情况下可以通过变分法得到较好的静态近似解。本文的研究对于获得准一维情况下带有LHY项的单分量和二分量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态解析解的条件提供了理论支持,为今后研究该系统的性质和物理内涵提供了帮助。

玻色-爱因斯坦凝聚体腔中完美光力诱导透明

光力诱导透明和慢光效应一直是量子光学领域的研究热点。本文探究了玻色-爱因斯坦凝聚体腔中出现完美光力诱导透明的必要条件,并讨论了驱动场频率失谐对完美光力诱导透明谱线的影响。特别地,发现即使在波戈留波夫模的弛豫速率很大的情况下,也可以实现完美的光力诱导透明现象,这正是完美光力诱导透明理论的优点之一。此外,还讨论了在透明窗口处的慢光效应,发现腔的耗散速率和波戈留波夫模的弛豫速率均对慢光效应有显著的影响,特别是在不可分辨边带参数区域,可实现超慢光效应。这些结果可应用于现代光学网络的建设以及量子信息处理过程。

两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的自旋压缩

在周期性脉冲撞击的两分量玻色-爱因斯坦凝聚系统中研究了自旋压缩动力学性质,结果表明:原子自旋压缩动力学能够揭示相空间的混沌和规则结构,即当初始相干态处在混沌区域时,自旋压缩在很短时间后消失,而当初始相干态处在规则区域时,自旋压缩则存在很长时间.特别是随着时间的演化,系统的平均自旋方向的分布和摆动也与初态所处的空间结构有着密切的联系.最后,研究了相空间的整体自旋压缩动力学,得到了一种较好的量子-经典对应.

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.

玻色-爱因斯坦凝聚与光场作用的保真度

利用量子信息论和数值计算方法,对Pólya场态与玻色-爱因斯坦凝聚原子相互作用系统的量子态保真度演化问题进行了研究。讨论了玻色-爱因斯坦凝聚原子间的相互作用强度、 Pólya场态概率参数和分布参数,以及这些物理参数如何影响量子态保真度随时间的演化。研究结果表明:上述三种物理参量均可调制信号传输中的量子态保真度,其中光场概率参数η对量子态保真度的变化影响最大,当η=0.01时,量子信息保真度的值非常接近信息理想传输的情形;另一方面,凝聚原子间的耦合强度越大,量子态保真度呈现出的周期性振荡也越强,但量子态保真度的取值范围不变。

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.

PT对称势下自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构

数值研究PT对称势下具有自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构.用傅立叶配置法求解布洛赫能带,分析PT对称晶格势的深度、虚部相对大小、自旋轨道耦合强度和拉比耦合强度对能带结构的影响.结果表明,第一、二能带的上下边沿随晶格深度的增加而上升,但能带宽度变窄;当PT对称晶格势的虚部大于临界值时,第一和第二能带发生重叠;随着自旋轨道耦合强度的增大,第一和第二能带的上下边界均减小;拉比耦合强度对能带结构也具有重要影响.

基于退磁冷却的镝原子玻色-爱因斯坦凝聚制备

在磁性原子气体中,偶极弛豫过程将系统的自旋与动能自由度耦合,从而实现体系动能向塞曼能的转化.利用光泵浦过程,可以将偶极弛豫至高自旋态的原子重新泵浦回基态,实现持续的冷却循环,有效降低体系温度.由于单次冷却循环中移除的能量远大于散射光子能量,这种退磁冷却方案显著提升了冷却效率并减少了原子损失.本文通过建立结合偶极弛豫与光泵浦过程的态耦合方程,对镝原子的退磁冷却进行了理论建模与计算,研究了相关实验参数对冷却效率及冷却极限温度的影响,确定了实现镝原子玻色-爱因斯坦凝聚的关键实验参数范围和技术指标要求.结果表明,在最优实验参数下,退磁冷却可以在亚秒时间内直接制备大原子数的镝原子玻色-爱因斯坦凝聚,其冷却效率比传统蒸发冷却高一个数量级.

雪茄型势阱对两个玻色-爱因斯坦凝聚孤子的交换和自陷特性的影响

运用变分法研究了雪茄形的调谐势阱中两个玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)孤子间的交换和自陷特性,运 用常规的线性稳定分析法讨论了非线性薛定谔方程同相和反相定态解的稳定性。结果指出,雪茄形势阱对BEC 系统的演化、孤子间粒子数的迁移率有明显影响,改变了两个BEC孤子间的交换与自陷特性。

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.

分子玻色-爱因斯坦凝聚态首次形成

据报道,美国和荷兰物理学家成功将钠铯极性分子冷却至接近绝对零度,使1000多个分子处于一个巨大的量子态,形成了分子玻色-爱因斯坦凝聚态。这项成果既可以帮助科学家创造出能无阻力流动的超固体材料,又有助于研制新型量子计算机。相关论文发表于2024年6月3日出版的《自然》杂志上。

两隧穿耦合的玻色-爱因斯坦凝聚中的纠缠动力学

提出了制备两个隧穿耦合的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统的纠缠态的方案。结果表明隧穿耦合对系统的纠缠没有影响;两种凝聚原子间的相互作用对最佳纠缠的大小没有影响,但会影响凝聚原子处于纠缠态的速度。增加凝聚原子的数目可以更快地制备纠缠程度更高纠缠态。

具有单体损失的两玻色-爱因斯坦凝聚中的量子纠缠

研究了具有单体损失的两玻色-爱因斯坦凝聚中的量子纠缠.利用旋转波近似,得到了系统的有效哈密顿量和任意时刻的波函数.通过解析求解和数字计算纠缠参数,可以看出,通过减小系统的单体损失强度可以提高系统的纠缠程度.

自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的孤子解

在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中,孤子态作为宏观量子效应的典型状态,可以通过自旋-轨道耦合进行调控,这使得对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中孤子的研究成为近年来超冷原子领域研究的重要课题之一.本文研究了描述一维自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚体Gross-Pitaevskii方程的精确求解,利用直接假设及可积约化方法,给出了系统多种类型的孤子解,讨论了相应的孤子动力学以及自旋-轨道耦合效应对系统的量子磁化和自旋-极化态的影响.

量子纠缠对两个原子玻色-爱因斯坦凝聚隧穿动力学的影响

研究了两原子玻色-爱因斯坦凝聚系统初态处于纠缠相干态时的布居差和隧穿电流,详细讨论了量子纠缠对两个凝聚间的隧穿动力学的影响.

玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)现象的研究

玻色 -爱因斯坦凝聚 (BEC)的研究是当前物理学研究的一个新热点 ,国内外许多学者都开展了研究 .为探讨有关 BEC的普遍性质和规律以及影响 BEC的主要物理因素 ,我们研究了任意空间维数下 ,处于任意幂函数型外势约束中具有不同运动特征的玻色气体和费米气体的性质 .导出量子态密度、巨势及其它热力学函数的普遍解析表达式 ,提出赝体积和普遍热波长等新概念 ,首次求得有外势约束的玻色气体的态方程 ,并揭示了 BEC的一些新性质和确立了有关 BEC的两个新判据 ,同时还发现了 N0 / N～ T/ TC 曲线必为凸型的新规律 ,等等 .所得结果有助于深入了解 BEC这种新物态的特性 ,并为实验选择最佳外势阱的形式及其它物理参数提供一些新的理论依据 .此外还简要地介绍了国内外研究动态与进展以及本研究的前景 .