耗散效应对Moshinsky原子统计关联的影响（英文）

研究了耗散效应对一维Moshinsky原子统计关联的影响.利用Yu和Sun的方法,得到了关于香浓熵、关联函数和位置及动量中的交互信息等信息理论的一般解析表达式,且给出了这些函数随时间和粒子间作用强度变化的图像.与通常耗散系统中存在2种效应相反,研究结果显示,在本系统中只有阻尼起到重要效应,而布朗运动效应消失.

关于轻敲式原子力显微镜动力学系统中能量耗散的研究

原子力显微镜是一种典型的微纳谐振器,其核心部件是一个对微弱力极敏感的微悬臂梁探针,当它在不同的环境工作时,存在着各种不同形式、不同性质的能量耗散,这些能量耗散与系统的相位图像有着密切的联系.在众多的耗散机制中,只有针尖与样品的黏附接触耗散才能真正反映样品的性质,其他耗散会降低黏附接触耗散在系统总耗散中的占比,使得图像中的有效信息被削弱.因而,明确其他耗散对系统品质因数的量级贡献是十分重要的,这有助于提高图像的品质.为了研究这些耗散,本文根据耗散机理产生的原因对不同的能量耗散进行了细致的分类,系统总结了各种能量耗散的类型.之后,通过理论、实验和仿真的方法探究了在不同环境下、不同位置处微悬臂梁探针的能量耗散,明确了不同耗散对系统品质因数的量级贡献.然后,对于不同流体环境下的能量耗散,对比了它们的作用机理及量级大小.最后,对于在大气环境下工作的原子力显微镜探针,研究了它在振动过程中从高于样品表面到下降并接触样品这一连续过程中不同阶段存在的能量耗散,分析表明,在这些能量耗散中对系统品质因数影响最大的是由空气引起的耗散,包括空气黏性阻尼,压膜阻尼及液桥耗散.

轻敲模式下原子力显微镜的能量耗散

原子力显微镜有多种成像模式,其中轻敲模式是最为常用的扫描方式.轻敲模式能获取样品表面形貌的高度信息和相位信息,其中相位信息具有更多的价值,如能反映样品的表面能、弹性、亲疏水性等.依据振动力学理论,相位与振动系统的能量耗散有关.探针样品间的能量耗散对于理解轻敲模式下原子力显微镜的成像机理至关重要,样品特性和测量环境会影响能量耗散.本文在不考虑毛细力影响下,基于JKR接触模型,给出了探针样品相互作用下的加卸载曲线,结合原子力显微镜力曲线实验,给出了探针-样品分离失稳点的位置,从而计算一个完整接触分离过程的能量耗散,进而讨论考虑表面粗糙度对能量耗散的影响.在轻敲模式下考虑毛细力影响,通过特征时间对比,证明挤出效应是液桥生成的主导因素,在等容条件下,用数值方法计算了不同相对湿度对能量耗散的影响.通过一维振子模型,简要说明原子力显微镜相位像与样品表面能、杨氏模量、表面粗糙度、相对湿度之间的关系.分析表明,表面粗糙度和环境湿度均会引起相位的变化,进而认为它们是引起赝像的因素.

耗散腔中Λ型原子与光场Raman相互作用体系的线性熵

为了研究耗散腔中原子与光场Raman相互作用体系中子系统间的熵交换,利用超算符方法通过对系统主方程求解,讨论了光场强度、腔的耗散系数及原子两能级的Stark位移对线性熵的影响.结果表明:光场越强,光场与其它子系统进行熵交换的时间越长;腔耗散系数越大,熵交换时间越短;改变两能级间的Stark位移使原子和场之间的耦合增强,而系统的耗散系数不变,此时,系统的熵交换加快且其稳态值变小.

中间层顶重力波耗散引起钠原子输送的激光雷达观测研究

利用中国科学院国家空间科学中心廊坊站(40.0°N,116.3°E)钠荧光多普勒激光雷达2011年至2013年共约82 h的钠原子数密度和垂直风观测数据,分析了廊坊地区中间层顶区域大气重力波耗散引起的钠原子输送特征.分析得到,90~100km处重力波耗散引起的平均钠原子垂直通量整体为负,钠原子向下输送,在93 km处达到最大负值-1.47×10~8m^(-3)m·s^(-1),85~90km处平均钠原子垂直通量为正,钠原子向上输送,但通量值随高度递减.钠原子垂直通量方向在90km处发生转变,垂直通量随高度的变化造成钠原子汇聚,汇聚效应引起的平均钠原子产生率最大值在91km处达到了1.40×10~8m^(-3)/h,该值超过了相同高度上模式计算流星烧蚀注入引起的钠原子产生率峰值,说明重力波耗散对钠层结构的形成具有重要影响.与美国SOR和Maui观测结果相比,平均钠原子产生率峰值大小相近,但出现高度不同,说明大气重力波耗散引起的物质输送具有显著的地域变化特征.研究结果可为大气物质输送理论的完善以及大气金属层物理模式的改进提供观测事实参考.

轻敲模式下原子力显微镜的能量耗散机理研究

为研究原子力显微镜(AFM)在轻敲工作模式下的能量耗散机理,基于Hamaker假设和Lennard-Jones势能定律得到了原子与球体间的作用力.通过将球体与平面原子间的作用力等效为球体与平面间的粘着分布力,并结合经典弹性理论建立了一种新型的球体与平面粘着接触的弹性模型,根据所建模型得到了AFM针尖与样品表面间的粘着力随其间距的变化规律.仿真结果表明,粘着力随间距的变化曲线在AFM针尖趋近和撤离样品表面,即加载和卸载的两个过程中并不完全相同,产生了粘着滞后现象,而粘着滞后现象的出现表明AFM在轻敲工作模式中将耗散能量,因而,所建模型从理论上证实了AFM在轻敲工作模式下存在能量耗散现象.

耗散腔中非全同双原子与光场作用下原子的密度算符间距

计算了耗散腔中两个非全同原子与光场在大失谐相互作用下原子的密度算符间距,并讨论了不同平均光子数、腔场衰减系数以及不同耦合系数之比对原子密度算符间距的影响。结果表明:在耗散腔中,原子的密度算符间距开始呈减幅振荡,经一段时间后呈等幅周期振荡。随两原子耦合系数比增大,原子态密度算符间距的振荡剧烈程度和周期均减小,振幅增大,当腔场的衰减系数增大时,其达等幅振动所用时间迅速缩短;但随光场平均光子数增加其振荡幅度减小。

耗散腔场中两原子间的纠缠特性

研究了在大失谐条件下一位于能量耗散腔中,两个二能级原子与单模辐射场相互作用系统中原子间纠缠的时间演化特性,讨论了两原子的初始状态、腔场衰变常数以及光场的平均光子数对原子纠缠度的影响.结果表明:当两原子均处于激发态或基态时,两原子始终处于分离状态;而当两原子初始均处于激发态与基态的相干叠加态时,腔场损耗对原子纠缠度的影响随时间的演化逐渐消失,但原子偶极—偶极相互作用使原子间的纠缠程度得到加强.

耗散腔场中双纠缠原子的量子信息保真度

利用数值计算的方法,研究了耗散腔中双纠缠原子的量子信息保真度.讨论了光场的初始平均光子数一定的情况下腔的耗散系数对量子态保真度的影响,以及在腔的耗散一定的情况下光场的初始平均光子数对量子态保真度的影响.结果表明:腔的耗散和光场的初始平均光子数对原子和原子—光场系统的保真度的影响都很明显.

耗散腔中双原子与光场非共振相互作用系统的光场压缩

采用数值计算的方法,研究了处于耗散腔中的纠缠双原子与相干光场相互作用系统中光场的压缩特性。讨论了原子与光场间的失谐量、初始光场强度和腔场的衰减对光场压缩的影响。结果表明,初始处于纠缠的两原子与相干光场非共振相互作用时,光场出现压缩现象,其压缩程度随着时间出现周期性振荡,而适当调节初始光场的强度,可增强光场的压缩程度,延长光场的压缩时间,但随光腔衰减的增强,光场的压缩程度逐渐减弱,压缩时间缩短。

耗散近似下原子的熵压缩

利用量子信息熵理论，研究耗散近似下Jaynes—Cummings模型中原子的熵压缩效应，结果表明：由于耗散的影响，原子压缩的幅度随时间减小，压缩效应随着时间减弱，耗散系数越大，压缩效应减弱越快；场强较大时，由耦合引起的耗散效应增强，压缩效应随时间减弱，当场强较小时可以忽略由环境引起的耗散效应．

耗散系统中原子与场熵交换的条件

研究了耗散场腔中,二能级原子与单模辐射场在相互作用过程中熵的关联情况.结果表明:原子与耗散场之间存在熵交换现象,更重要的是证明了它们之间的熵交换需要满足一定的条件.

耗散原子-腔场复合系统中线性熵的演化特性

应用全量子理论研究了两个纠缠的耗散腔场与穿过其中一个腔场的二能级Rydberg原子相互作用过程中原子的线性熵、两个腔场的线性熵及原子-腔场复合系统的线性熵的演化特性。通过数值计算,讨论了共振情况下耗散常数和原子-光场相互作用耦合强度对原子的线性熵、两个腔场的线性熵及原子-腔场复合系统的线性熵演化特性的影响。结果表明:原子的线性熵、两个腔场的线性熵、原子-腔场复合系统的线性熵的演化都较强地依赖于原子-光场相互作用耦合强度和耗散常数。耗散常数和原子-光场相互作用强度不仅影响量子场熵演化的振荡性,而且影响线性场熵演化的周期性。

轻敲式原子力显微镜相位成像的理论和实验研究

原子力显微镜有多种成像模式,轻敲模式是最为常用的扫描方式。轻敲模式能获取样品表面的高度信息和相位信息,其中相位信息具有更多的价值,其能反应样品表面的物理性质。为了理解原子力显微镜的相位成像机理,本文分别使用振动理论和能量理论推导了相位的理论表达式,发现两种理论方法所得到的相位表达式在本质上是一致的,并由理论结果得知相位与背景耗散和激励频率直接相关。其中背景耗散品的存在会掩盖样品表面的信息,降低相位对比度;而激励频率也会对相位产生极大的影响。本文通过理论和实验分析,发现在扫描过程中存在一个使得相位对比度达到最大的最优激励频率。这些结果对于解释原子力显微镜的相位像,进而在实验中优化相位成像具有重要意义。

双模耗散腔中原子-光子纠缠的制备

考虑处于双模耗散腔中的一个Λ型三能级原子,由于耗散腔场受外界噪声场驱动,使得系统产生原子-光子纠缠态.进一步分析噪声对该纠缠的影响以及纠缠的演化,并进行数值模拟.研究结果显示,当双模腔场均受外界噪声场驱动时,系统将产生稳态纠缠.噪声可以在纠缠制备过程中发挥积极作用.

两纠缠二能级原子在耗散环境中的纠缠动力学性质

耗散环境中量子纠缠动力学性质是实际量子信息处理的关键问题,本文研究了两个任意纠缠二能级原子与单模耗散环境中的相互作用的纠缠动力学。利用Wootters的共生纠缠度做度量工具,讨论了两纠缠原子间的纠缠动力学与偶极-偶极相互作用的依赖关系。结果表明:当忽略原子间的偶极-偶极相互作用时,系统呈现出周期为2π/姨6 g的纠缠动力学行为;当考虑原子间的偶极-偶极相互作用时,其振荡频率有所降低,及双原子系统纠缠度越难以衰减到零。原子间的偶极-偶极相互作用对抑制双原子激发态能量的衰变起着加强作用,从而对纠缠具有保持效应。

轻敲模式下AFM动力学模型及能量耗散机理研究

轻敲模式下探针从远离到间歇性接触样品表面,是一个连续的能量耗散过程.针对该连续过程的能量耗散机理研究仅零星存在于各个文献之中,对于连续过程中各个阶段的能量耗散机理也没有一个系统的解释和实验验证.本文提出了新的位移激励下原子力显微镜探针-样品系统简化模型并得到了一维振子系统等效阻尼的计算方法,并通过该方法计算了探针在远离样品表面时的空气黏性阻尼和靠近样品时的空气压膜阻尼,分析了探针从远离样品到间歇性接触样品表面这一过程中的环境耗散机理变化,得到了原子力显微镜系统理论品质因数与探针工作位置的关系曲线;在此基础上设计了轻敲模式下的微悬臂梁扫频实验,得到了系统实验品质因数与探针工作位置的关系曲线,进而验证了理论模型的准确性.本文通过对轻敲模式下AFM环境耗散机理进行理论分析和实验验证,希望可以对轻敲模式下AFM动力学特性及其阻尼作用机理有更近一步的认识,同时对微纳米机电系统(MEMS/NEMS)能量耗散机理的研究提供理论参考和实验方法.

损耗腔中二能级原子的自发辐射谱

研究了耗散真空腔场中二能级单原子的辐射谱。推导出了原子辐射谱的一般表达式。讨论了腔的耗散系数以及在考虑腔耗散之后测量时间对辐射谱的影响。结果表明:当腔耗散系数增大时,峰的相对高度迅速减小,且数目减少;当腔耗散一定时,只有选择适当的测量时间,辐射谱才显现出比较明显的量子特性。

量子无规运动与核耗散

从动力学对称性观点出发考察了量子规则运动与无规运动 .用能级动力学研究了从量子规则运动向量子无规运动的过渡 ,给出了导致能级混沌的条件 ,揭示了造成能级混沌的机制 .用混沌态矢的特征解释了原子核的各态历经集体态的衰变特性 .研究了重离子碰撞中核耗散与动力学对称性破坏之间的关系 .