铷原子偶极阻塞特性的数值模拟

利用动力学蒙特卡罗方法计算了里德堡态铷原子的偶极阻塞效应,分析了主量子数和激光功率对偶极阻塞效应的影响。随着主量子数、激光功率增加,偶极阻塞效应随之增强。激光功率足够高时,被激发到里德堡态的原子将趋于饱和.结果表明:通过选择铷原子里德堡态能级和调节激光功率可以操控里德堡原子的偶极阻塞效应,这在制作量子比特及量子信息处理等方面有重要的应用。

里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.

基于偶极阻塞效应的单光子水平电磁感应透明

对量子化的探测场在一维超冷里德伯原子样品中的传播特性进行研究。基于偶极阻塞效应,四能级原子的稳态电磁感应透明(EIT)光谱表现出典型的单光子水平的非线性现象:未饱和之前,探测场透射率和光子关联依赖于探测场强度。调整两个经典控制场的单光子失谐,能够实现对非线性EIT行为的灵活操控。通过改变拉比频率比例,可观察到四能级原子系统到三能级梯形原子系统的非线性EIT转变。

地形强迫对偶极型阻塞形势的影响分析

本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有地形强迫的正压准地转涡度方程,得到带有扰动项的非线性Shr?dinger方程,在此基础上,采用孤立子直接微扰理论研究地形强迫对偶极型阻塞结构的作用。研究表明:地形强迫对偶极型阻塞发展具有增强和持续作用,其增长率与大地形山体的斜率成正比。

行星尺度阻塞波和天气尺度波相互作用的数值模拟

用数值方法研究了行星尺度阻塞波和天气尺度波之间的相互作用,得到在涡源强迫下,当不存在地形时,大尺度流场可发展成偶极型阻塞,瞬时流场分裂成南北对称的2支,总流场可以看到明显的多涡结构;加上双波地形后,大尺度流场发展成Ω型阻塞,瞬时流场同样分裂成2支,但北支要明显强于南支。而且通过一系列对比试验发现,适当的弱的基本西风气流是阻塞发生的有利条件。此外,讨论了初始阻塞和造波器(扰动源)位置的配置,以及造波器关闭时间的不同对阻塞强度和生命周期的可能影响。

超级里德伯原子间的稳态关联集体激发与量子纠缠

处于同一偶极阻塞区域的里德伯原子系综可以看作一个超级原子,如果它们被捕获在两个不同的光偶极阱中,那么每一个光偶极阱中的子原子系综可以看作为一个亚超级原子.由于这两个亚超级原子共享不超过一个激发的里德伯原子,所以它们会强烈地关联起来.本文研究这两个里德伯亚超级原子的稳态关联集体激发特性和量子纠缠行为.结果表明原子数目带来的影响非常明显:里德伯亚超级原子越大(包含原子数目越多),集体激发概率越大;最大纠缠只发生在等大的两个里德伯亚超级原子之间.通过增加原子数目,可以实现介观领域的量子纠缠,对量子-经典对应的研究以及量子信息处理有着重要的作用.

里德伯原子辅助光力系统的完美光力诱导透明及慢光效应

光力诱导透明是典型的量子相消干涉效应,在量子光学和量子信息处理当中具有广泛的应用.本文在里德伯原子系综镶嵌的复合光力学系统中考察了光力诱导透明现象以及由此产生的慢光效应.当考虑非旋转波近似的情况下,可以获得完美的光力诱导透明,即非常狭窄的理想透明窗口.在可分辨边带条件下,微腔品质越高,完美透明窗口中的慢光效应越明显.特别地,与其他原子相比,在实现超慢光方面里德伯原子的长寿命体现了其优越性.

少体里德堡原子中的稳态激发和量子纠缠

与独立原子不同,里德堡原子间长程的偶极-偶极相互作用能够产生量子纠缠。在偶极阻塞和反阻塞机制下研究稳态激发和量子纠缠行为,发现量子纠缠行为与里德堡激发密切相关。进一步通过改变系统的参数可以实现对量子纠缠的相干操控。

相互作用原子中吸收和关联性质研究

在三能级里德堡原子系统中研究吸收和关联性质。原子间长程偶极-偶极相互作用会直接映射到电磁感应透明光谱上产生依赖于探测光强的非线性效应,并通过单、双里德堡激发性质给出合理的物理解释。灵活实现利用单光子失谐,探测拉比频率以及相互作用强度对光学非线性以及双光子关联的相干操控。

三体里德堡超级原子的关联动力学研究

因为寿命长,并且原子间相互作用容易操控,所以里德堡原子在量子信息与量子光学领域具有极大的吸引力.特别地,偶极阻塞效应成为执行很多量子信息处理任务的物理资源.本文基于严格的偶极阻塞效应,将捕获在三个磁光阱中的二能级里德堡原子系综看作超级原子,在此基础上研究原子数目可调控的三体里德堡超级原子的同相和反相动力学行为,同时实现W态和两种最大纠缠态的制备.本工作在量子操控和量子信息处理方面具有潜在的应用前景.