导读:本文包含了超冷原子论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:潘建伟,冷原子,团队,分波,集体激发,凝聚体,超流,原子数目,相互作用,玻色
超冷原子论文文献综述
吴长锋[1]（2019）在《潘建伟团队首次证明一种全新量子物态》一文中研究指出科技日报合肥6月11日电（吴长锋）从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士及其同事陈宇翱、姚星灿与合作者组成的研究团队，首次在玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到了极宽的d波势形散射共振，并间接证明了d波分子超流的存在。这一实验发现为超冷原子量子模拟研究带(本文来源于《科技日报》期刊2019-06-12）
彭娉[2]（2019）在《自旋-轨道耦合旋量超冷原子气体的新奇量子态》一文中研究指出自1995年实现以来,超冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)已被越来越多的实验证明是研究相互作用量子多体系统的理想平台。利用外部激光和磁场可以方便地对超冷凝聚体进行时空调制。从理论上讲,该低温系统的基态和动力学性质可以被平均场理论很好的描述。近年来,由于可能存在各种类型的新型拓扑缺陷,包括矢量孤子、涡旋晶格、狄拉克单极子以及斯格明子等,具有自旋自由度的超冷多组分旋量BEC成为了该领域研究的热点课题。精确的外场可控性,特别是自旋-轨道耦合效应和奇异囚禁势的实验实现,极大促进了人们对这些新奇拓扑态的研究。探索其基本性质并找到控制它们运动的有效方法,成为了该领域当前最重要的理论课题之一。本论文立足于当前该领域对旋量BEC和自旋-轨道耦合效应研究所取得的最新成果,通过对平均场Gross-Pitaeviskii方程进行理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了具有自旋-轨道耦合作用下自旋F=1旋量BEC的新奇量子态及其性质。主要探讨了具有自旋-轨道耦合和塞曼耦合的自旋F=1旋量BEC中的磁化矢量孤子、环形阱中旋量BEC的基态性质以及共心耦合双环势阱中反铁磁旋量BEC的奇异量子态,揭示了外场参数对系统态结构及性质的影响,从密度分布、相位分布、磁化率、拓扑荷密度及自旋纹理等方面呈现了系统新奇量子态及态间转换,得到了一些有一定创新意义的研究结果。具体内容如下:1、自旋-轨道耦合旋量BEC的磁化矢量孤子利用多重尺度微扰法研究了具有自旋-轨道耦合和塞曼耦合的自旋F=1旋量BEC中磁化矢量孤子的性质。我们解析推导了系统的基态能量本征值和对应的本征矢,它们可以被外场参数进行有效调控,构成研究非线性激发的基础。通过把耦合的GrossPitaeviskii方程约化成一维标准的非线性薛定谔方程,得到了系统的解析矢量亮孤子解和暗孤子解。这些解代表正质量或负质量孤子主要取决于标准薛定谔方程的有效色散和非线性系数的乘积。对于在能量极小值附近给定的动量,展示了移动亮孤子和暗孤子的结构。最后,利用系统的自旋极化讨论了矢量孤子的磁化特征以及自旋-轨道耦合和拉曼耦合所起的作用。2、环形势中自旋-轨道耦合旋量BEC的基态量子相通过数值模拟研究了环形阱中具有自旋-轨道耦合作用的自旋F=1旋量BEC的基态性质。通过调控外场参数可在系统叁个组分中诱导出一些新奇的量子态,例如项链态,持续流以及涡旋态等。研究发现,项链态的数目会随着自旋-轨道耦合作用强度的增加而增加,自旋-轨道耦合作用的各向异性能够被用来控制系统的基态结构。由外部场诱导的凝聚体的旋转会使得叁组分密度分布出现非对称性,并且倾向于把项链态转变成持续流。环形势阱的半径也是一个可以用来控制项链态的新自由度。另外,项链态和涡旋态之间的转变(中间经历持续流态)可以通过控制原子之间的密度-密度相互作用和自旋交换相互作用的比值来实现。3、共心耦合双环势阱中自旋-轨道耦合旋量BEC的新奇量子态研究了共心耦合双环势阱中具有自旋-轨道耦合作用的自旋F=1反铁磁BEC的新奇量子态。由于自旋-轨道耦合作用的出现,一类新颖的具有双环结构的项链型新奇态在该系统中被揭示出来。项链态的花瓣数目随着自旋-轨道耦合作用强度的增大而增加。当考虑凝聚体的旋转时,随着旋转频率的增加,凝聚体可被拖拽到双环阱的外侧凹槽中,使得实现内环出现项链态而外环出现持续流的奇异态成为可能。在特定的原子间有效相互作用下,一旦环形势阱中两个凹槽被持续流布居,隐涡旋可能出现在阱的中间区域和两个凹槽之间的势垒中。另外,我们揭示随着增加原子之间相互作用,具有层状结构的可视化涡旋也可以在该系统中被激发出来。通过这些研究,我们进一步认识了旋量BEC的超流性质,研究了该耦合复杂非线性系统中的拓扑激发结构,探讨了自旋-轨道耦合、拉曼耦合、塞曼耦合以及原子之间的相互作用对系统超流性及系统量子态结构的影响。研究结果进一步丰富了环形外势中旋量BEC的新奇量子态结构,展示了该系统的奇异超流性质。同时,对该系统非线性拓扑激发的探索和研究,为构建诸如超流约瑟夫森结和原子干涉仪等基于冷原子系统的量子精密测量器件奠定理论基础。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
王林雪[3]（2019）在《基于自旋轨道耦合超冷原子的孤子动力学研究》一文中研究指出超冷原子作为全新的量子模拟平台,在基础物理研究和应用科学方面意义重大。对其研究不仅能加深我们对相关基本概念的理解,而且也会促进原子分子物理、光物理、凝聚态物理、量子光学等学科的交叉和融合;同时,超冷原子在原子钟、精密测量、量子计算与量子信息等领域也有着广泛的应用前景。自旋轨道耦合在玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中的实验实现为研究规范场中的新奇宏观量子现象提供了平台,成为续Feshbach共振和光晶格后,冷原子领域又一重大突破。研究自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体奇异物性和新颖量子态及其量子调控已成为当前超冷原子物理和量子信息等交叉领域的研究热点之一。首先,本论文对超冷原子气体的自旋轨道耦合的实验实现、研究现状及发展趋势作了简要的介绍。自旋轨道耦合对超冷原子气体的动力学、基态以及激发态等都有着重要的影响,对实现自旋霍尔效应、拓扑绝缘体也起着决定性的作用。并对基于光晶格钟的自旋轨道耦合理论研究进行了简要的分析介绍,相比于在碱金属原子中实现自旋轨道耦合,冷原子光晶格钟系统打破了传统量子系统中寿命短的限制,在自旋轨道耦合物理研究中展示出了诸多的优势。其次,本文对两组分的环状暗孤子及其衰退后形成的涡旋对的动力学开展了详细的分析,通过求解含时耦合Gross-Pitaevskii方程,对两个环状暗孤子及其塌陷后产生的涡旋动力学进行了详细的数值研究。研究结果表明,与单分量气体相比,两组分系统最大的特点是可以存在半量子化的涡旋对,其中一个分量中的涡旋-反涡旋对的核被另一个分量占据;在初始条件相同的情况下,半量子涡旋对完成一个周期运动的时间相比单分量系统明显增加。此外,系统中存在一个临界初始深度,高于此临界初始深度,涡旋对将首先沿垂直方向移动,涡旋对也将呈现出分离、再重组等复杂的动力学行为。对于具有不同初始深度的两个环状暗孤子,我们发现,分裂产生的涡旋的数量由浅孤子的初始参数决定,而涡旋移动方向则由深孤子初始参数决定。研究结果有助于延长环状暗孤子寿命,并为实验上的观测提供了理论依据。最后,本文研究了双组分偶极玻色爱因斯坦凝聚体的基态结构及其涡旋晶格,分别在简谐势加光晶格、简谐势加四次势的复合势阱中研究了偶极相互作用、接触相互作用、旋转频率等可调参数对基态结构和涡旋晶格的影响。数值结果表明,系统参数明显地影响了涡旋数量及其相关的涡旋晶格。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)》期刊2019-06-01）
邓天舒[4]（2019）在《超冷原子气体中的量子调控研究》一文中研究指出量子调控是实现量子计算、量子通信以及量子模拟的重要基础。一方面,它要求被调控的系统本身具有量子特性。比如多体量子系统应满足玻色-爱因斯坦统计或费米-狄拉克统计,而非经典的玻尔兹曼统计。另一方面,量子调控还要求我们可以通过多种实验手段来控制系统的量子态,比如粒子的内部自由度(内态),外部自由度(空间位置和动量),粒子间的相互作用等等。得益于量子调控各种技术的发展,如今的超冷原子气体已经可以充分地满足上述两个条件,并成为最有潜力的量子模拟平台之一。通过激光冷却和蒸发冷却技术,人们相继在1995年和2003年实现了玻色爱因斯坦凝聚和简并费米气体,两者都呈现出了宏观的量子力学性质。而在调控手段方面,近些年来用于操控超冷原子气体的“工具箱”也日益丰富。对于原子内态,我们不仅可以单独控制原子在不同能级之间的跃迁,还可以通过人工规范场把原子的内部能级与外部自由度(动量)耦合起来,实现固体系统中常见的自旋轨道耦合。对于原子间相互作用,除了传统的磁Feshbach共振中磁场对碱金属原子之间两体散射长度的调节,人们还发展出了光Feshbach共振,轨道Feshbach共振等手段实现不同原子系统中对相互作用不同方式的调节。此外,开放系统的理论和实验研究的快速发展使得人们开始思考把非厄密调控引入超冷原子系统。2016年人们成功地在超冷原子气体中实现了非厄密的哈密顿,这也进一步丰富了基于冷原子气体的量子调控手段。结合量子调控的实验技术发展,本论文研究了若干超冷原子系统中的新奇量子现象并充分分析了其物理内涵,具体的研究课题如下:1.自旋轨道耦合下玻色爱因斯坦凝聚体的淬火动力学我们首先研究了具有人工自旋轨道耦合作用的玻色爱因斯坦凝聚体的淬火动力学。我们采用自洽的Bogoliubov方法来处理动力学过程。我们研究了当系统参数突然变化后,凝聚部分比例和粒子的动量分布随时间的变化。通常在长时极限下系统会趋于稳态,其凝聚部分比例不再随时间变化,而粒子数的动量分布依旧随时振荡。我们也研究了不同的淬火参数对稳态中凝聚部分比例的影响。此外,我们发现长时极限下振荡的动量分布对时间的平均值可以由广义吉布斯系综来描述。2.通道间耦合调控的Feshbach共振基于(类)碱土金属原子气体中轨道Feshbach共振的理论实验进展,我们提出了一种可以通过耦合不同散射通道的散射态来控制系统两体相互作用的新型光控Feshbach共振。这一方案可以很容易地在轨道Feshbach共振的系统中实现。以173Yb原子为例,我们看到共振位置和两体束缚态能量都敏感地依赖于通道间耦合强度,这为调节原子间相互作用提供了更多控制参数。我们还证明了这种光控Feshbach共振对多体过程(如极化子到分子过渡和BCS-BEC渡越)的巨大影响。3.(类)碱土金属原子气体中轨道Feshbach共振附近的自旋杂质问题我们刻画了(类)碱土金属原子气体中轨道Feshbach共振附近排斥型极化子的各种性质。作为能量为正的亚稳态准粒子激发,排斥型极化子是由杂质原子和费米海之间的相互作用引起的。通过详细分析排斥极化子的能量,极化子残留,有效质量和衰减率,我们揭示了与轨道Feshbach共振的双通道性质密切相关的有趣特征。我们发现,随着磁场的增加,排斥极化子寿命的变化是非单调的,并且在共振的BEC侧具有最大值。此外,通过考虑杂质和多数原子的混合态相对相分离态的稳定性,我们证明在适当的密度下,轨道Feshbach共振附近可能存在巡游铁磁相。4.非厄密畴壁系统中的非布洛赫拓扑数基于冷原子系统中模拟非厄密哈密顿量和拓扑相变研究的理论和实验进展,我们研究了非厄密Su-Schieffer-Heeger模型畴壁边界条件下的非布洛赫体-边对应原理。在系统保持有手征对称性的情况下,我们发现体系中存在非厄密趋肤效应,且非布洛赫绕数同时与畴壁两边的参数有关。在重新定义了非布洛赫拓扑不变量后,我们确定了畴壁构型下的非布洛赫体边对应性,并由此说明非厄密系统中边界条件会极大地影响体系的拓扑相变。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-06-01）
潘磊[5]（2019）在《低维强相互作用超冷原子中的量子磁性与多体稳定性》一文中研究指出当今的超冷原子作为一种高度可调控的量子系统,是模拟新奇量子效应的理想平台。强相互作用系统一直是凝聚态物理甚至整个物理学中重要的研究对象,借助于Feshbach共振或光晶格技术,人们可以调节超冷原子系统中的相互作用大小,使得系统的相互作用占据主导地位,进而实现一系列具有强相互作用的物理系统,例如TG气体,Bose-Hubbard模型,Fermi-Hubbard模型等等。量子系统中的非平衡动力学问题贯穿于整个物理学领域:从宇宙的创生与膨胀,到微观粒子的高能碰撞都属于非平衡动力学问题。超冷原子作为近乎孤立的量子系统,在模拟非平衡系统方面有着巨大的优势,近年来越来越多的非平衡动力学实验工作为我们理解非平衡系统提供了巨大机遇。不仅如此,最近的超冷原子实验通过激光场来调节原子损失,实现了具有耗散的量子动力学系统,观测到了Parity-Time(PT)对称及其对称破缺的新奇动力学行为。基于以上冷原子实验进展的激励和启发,我们在本文中将展开如下几个方面的理论研究:1.有限力程s-wave强相互作用的一维费米子系统中的量子磁性。研究了具有有限力程s-wave相互作用的两分量费米子系统,利用绝热消除技术得到了强相互作用极限下系统的低能有效哈密顿量。我们发现在谐振子势阱中力程将给系统的磁性带来极大的影响,具体来说,除了完全的铁磁和反铁磁关联以外,还存在着另一种铁磁和反铁磁共存的混合型磁性关联。利用局域密度的Thomas-Fermi近似,我们求得了这种混合磁性关联存在的参数区域。进一步为了可以在实验上探测到这种磁性关联带来的效应,我们提出一种量子遂穿几率的测量方案来验证这一新奇的结果。这一结果可以直接在窄共振的一维费米气体中观测到,并有可能为实验实现局域操控量子磁性提供了一条方便可行的途径。2.有限力程p-wave相互作用的一维极化费米子系统的多体稳定性。利用渐近Bethe ansatz方法,研究一维有限力程的p-wave相互作用自旋极化费米气体在硬墙势中的多体稳定性问题。我们发现有限的相互作用力程和外势这两个因素将有助于系统在共振附近的多体稳定性。甚至在正的散射长度一端系统都可以保持稳定,而通常系统在那里是不稳定,将发生多体塌缩。在共振点时,我们发现费米子系统对于任何大小的有效力程值都具有“准粒子凝聚”特征,当力程大于平均粒子距离的两倍时,系统将保持稳定。稍微偏离共振,对稳定条件的修正线性依赖于散射长度的倒数。最后,给出了费米子从弱吸引态到深束缚态的能量和稳定性的全局相图。我们的结果提高了在准一维原子系统中实现稳定的p-wave超流的可能性,同时也揭示了一维系统中出现破坏玻色子-费米对偶的新物理。3.相互作用量子气体中的高阶Exceptional Point及其超敏感的能谱响应。研究了带有耗散的一维排斥相互作用的两分量全同玻色子系统,发现在系统可以支持任意高阶的Exceptional Point(EP点),通过两体问题的精确解,发现在PT对称破缺的临界点处存在一个叁阶EP点。我们进一步研究了叁体系统,发现存在一个四阶EP点然后推广到任意N个粒子的多体系统,发现其EP点的阶数可以高达N+1。此外,我们还展示了如何通过不同自旋通道的相互作用各向异性,在EP点附近产生超灵敏的能谱响应,并给出了能谱劈裂的一般规律。进一步将其推广到了叁维高自旋系统。这些结果使得超冷原子系统模拟可控的超敏感传感器成为可能。4.一维耗散Fermi-Hubbard模型的非平衡与非厄米动力学。我们研究了带有耗散的一维Fermi-Hubbard系统的非平衡动力学,通过数值求解Lindblad主方程,发现在给定的耗散强度下,当系统的相互作用强度足够大时,系统会出现动力学不稳定性。利用绝热消除技术,我们推导出了系统的非厄米有效哈密顿量,发现动力学不稳定性与系统的PT对称自发破缺有关,通过研究双阱模型我们获得了该问题的解析解,并发现系统的低能Mott态也是不稳定的,尽管它的能级没有出现虚部,并给出了Mott态的寿命。进一步数值求解了多格点系统,发现这些动力学现象依然存在。这些结果将有助于加深对强相互作用的耗散系统动力学性质的理解,也对实验上制备稳定的Mott态具有指导意义。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2019-06-01）
彭鹏[6]（2019）在《叁角光晶格D能带上超冷原子的动力学演化》一文中研究指出光晶格中的超冷原子具有良好的相干性,在冷原子物理领域的研究中具有非常重要的作用。将超冷原子装载入光晶格中可以模拟固体物理中的各种量子相变。近年来,超冷原子在光晶格高激发能带中的研究引起了人们广泛的关注,并发现了许多有趣的多体物理现象。比如处于高激发能带的超冷原子在立方晶格中的超固态量子相、叁角晶格中的量子条带轨道等。多组分超冷原子可以实现多自旋系统,被广泛应用于自旋独立光晶格和非自旋独立光晶格中,可以用来模拟固体材料中的铁磁态和反铁磁态,研究自旋混合物的量子相及其动力学。多组分超冷原子还可以实现自旋纠缠的干涉仪,对重力的量子效应进行研究。本文的主要工作如下:1.实现了多组分自旋超冷原子。实验中,我们使用非绝热Majorana跃迁的方法将BEC制备到不同的磁子能级上,并可以精确控制不同组分的比例,实现了多自旋凝聚体,为进一步在光晶格中实现多自旋凝聚体模拟量子比特提供了技术基础。2.实现了超冷原子在叁角形光晶格中D能带上的快速装载。我们使用了全新的快速装载的方法,在保持极高装载效率的情况下,将超冷原子的装载时间由绝热装载的几十毫秒缩短到了100微秒以内,缩短了至少两个数量级。这种快速、有效地将原子装载到高激发能带上的方法为研究超固态等新奇量子态铺平了道路。3.探究了不同阱深下超冷原子在叁角形光晶格D能带中的寿命。原子在叁角形光晶格D能带的寿命可达到十几毫秒,比在一维光晶格D能带一毫秒的寿命提高了一个数量级,可以在更长的时间尺度内研究原子在光晶格中的动力学演化,实现更为复杂的量子操控模拟高激发能带中的奇异量子相。还探究了光晶格阱深与原子寿命的关系,发现超冷原子在D能带的寿命与光晶格的阱深具有反比例关系。本文提供了一种可以快速实现二维光晶格高激发能带装载的方法,并对超冷原子在叁角形光晶格D能带的散射特性进行了研究。实验结果对叁角形光晶格乃至其余二维光晶格的高激发能带的相关研究有重要的参考意义。(本文来源于《北京大学》期刊2019-06-01）
张蓓[7]（2019）在《光学量子干涉控制超冷原子气体的研究》一文中研究指出近年来,超冷量子气体的发展带动了原子分子光物理领域的快速发展。精确可控的超冷量子系统,是模拟研究多体量子物理理想系统。尤其是基于光场、磁场操控的Feshbach共振技术,可以有效地操控原子间的相互作用,是超冷费米气体研究中不可或缺的一部分。调节磁场使两个自由粒子的散射态共振耦合到一个分子束缚态时,就会出现Feshbach共振。Feshbach共振的量子干涉能够精确控制原子间的散射长度,抑制非弹性散射。本文的研究旨在开展量子力学中基本散射动力学演化过程的理论研究,与不含时的散射比较。我们研究对象是~6Li原子的磁控Feshbach共振散射,入射波包在碰撞过程中布居到束缚态,当时间趋于正无穷时,瞬态动力学演化为稳态解的Breit-Wigner截面公式结果。散射过程中,Wigner-Weisskopf近似下离散态和连续态耦合具有接触势的特征。我们的研究将会为理论和实验研究~6Li原子的磁控Feshbach共振散射的进一步研究提供参考。最后介绍了超辐射的理论研究工作以及相应的实验。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-01）
潘建伟课题组[8]（2019）在《超冷原子分子量子模拟取得实质性突破》一文中研究指出中国科学技术大学潘建伟、赵博等利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破:通过对磁场的精确调控,首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振,向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。2019年1月18日,这一重要研究成果发表在国际权威学术期刊《科学》上。(本文来源于《张江科技评论》期刊2019年02期）
王晋岚[9]（2019）在《超冷原子分子量子模拟在量子化学领域取得突破进展》一文中研究指出[本刊讯]据中国科大新闻网报道,中国科学技术大学潘建伟、赵博研究团队利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破。研究团队首次在实验中观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振,向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。相关研究成果于2019年1月18日发表在Science上。量子模拟机,即专用型量子计算机,能够在某些特定的问题上解决现有(本文来源于《科学》期刊2019年02期）
鹿博,韩成银,庄敏,柯勇贯,黄嘉豪[10]（2019）在《超冷原子系综的非高斯纠缠态与精密测量》一文中研究指出量子精密测量是基于量子力学的基本原理对特定物理量实施测量,并利用量子效应提高测量精度的交叉科学.随着超冷原子实验技术的发展,超冷原子为量子精密测量提供了一个优异的研究平台.利用发展成熟的量子调控技术,人们可以基于超冷原子系综制备一些新奇的非高斯多粒子纠缠态.基于多体量子干涉,利用这些非高斯纠缠态作为输入,可以实现超越标准量子极限的高精度测量.本文简要综述这一研究领域的进展.(本文来源于《物理学报》期刊2019年04期）
超冷原子论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
自1995年实现以来,超冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)已被越来越多的实验证明是研究相互作用量子多体系统的理想平台。利用外部激光和磁场可以方便地对超冷凝聚体进行时空调制。从理论上讲,该低温系统的基态和动力学性质可以被平均场理论很好的描述。近年来,由于可能存在各种类型的新型拓扑缺陷,包括矢量孤子、涡旋晶格、狄拉克单极子以及斯格明子等,具有自旋自由度的超冷多组分旋量BEC成为了该领域研究的热点课题。精确的外场可控性,特别是自旋-轨道耦合效应和奇异囚禁势的实验实现,极大促进了人们对这些新奇拓扑态的研究。探索其基本性质并找到控制它们运动的有效方法,成为了该领域当前最重要的理论课题之一。本论文立足于当前该领域对旋量BEC和自旋-轨道耦合效应研究所取得的最新成果,通过对平均场Gross-Pitaeviskii方程进行理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了具有自旋-轨道耦合作用下自旋F=1旋量BEC的新奇量子态及其性质。主要探讨了具有自旋-轨道耦合和塞曼耦合的自旋F=1旋量BEC中的磁化矢量孤子、环形阱中旋量BEC的基态性质以及共心耦合双环势阱中反铁磁旋量BEC的奇异量子态,揭示了外场参数对系统态结构及性质的影响,从密度分布、相位分布、磁化率、拓扑荷密度及自旋纹理等方面呈现了系统新奇量子态及态间转换,得到了一些有一定创新意义的研究结果。具体内容如下:1、自旋-轨道耦合旋量BEC的磁化矢量孤子利用多重尺度微扰法研究了具有自旋-轨道耦合和塞曼耦合的自旋F=1旋量BEC中磁化矢量孤子的性质。我们解析推导了系统的基态能量本征值和对应的本征矢,它们可以被外场参数进行有效调控,构成研究非线性激发的基础。通过把耦合的GrossPitaeviskii方程约化成一维标准的非线性薛定谔方程,得到了系统的解析矢量亮孤子解和暗孤子解。这些解代表正质量或负质量孤子主要取决于标准薛定谔方程的有效色散和非线性系数的乘积。对于在能量极小值附近给定的动量,展示了移动亮孤子和暗孤子的结构。最后,利用系统的自旋极化讨论了矢量孤子的磁化特征以及自旋-轨道耦合和拉曼耦合所起的作用。2、环形势中自旋-轨道耦合旋量BEC的基态量子相通过数值模拟研究了环形阱中具有自旋-轨道耦合作用的自旋F=1旋量BEC的基态性质。通过调控外场参数可在系统叁个组分中诱导出一些新奇的量子态,例如项链态,持续流以及涡旋态等。研究发现,项链态的数目会随着自旋-轨道耦合作用强度的增加而增加,自旋-轨道耦合作用的各向异性能够被用来控制系统的基态结构。由外部场诱导的凝聚体的旋转会使得叁组分密度分布出现非对称性,并且倾向于把项链态转变成持续流。环形势阱的半径也是一个可以用来控制项链态的新自由度。另外,项链态和涡旋态之间的转变(中间经历持续流态)可以通过控制原子之间的密度-密度相互作用和自旋交换相互作用的比值来实现。3、共心耦合双环势阱中自旋-轨道耦合旋量BEC的新奇量子态研究了共心耦合双环势阱中具有自旋-轨道耦合作用的自旋F=1反铁磁BEC的新奇量子态。由于自旋-轨道耦合作用的出现,一类新颖的具有双环结构的项链型新奇态在该系统中被揭示出来。项链态的花瓣数目随着自旋-轨道耦合作用强度的增大而增加。当考虑凝聚体的旋转时,随着旋转频率的增加,凝聚体可被拖拽到双环阱的外侧凹槽中,使得实现内环出现项链态而外环出现持续流的奇异态成为可能。在特定的原子间有效相互作用下,一旦环形势阱中两个凹槽被持续流布居,隐涡旋可能出现在阱的中间区域和两个凹槽之间的势垒中。另外,我们揭示随着增加原子之间相互作用,具有层状结构的可视化涡旋也可以在该系统中被激发出来。通过这些研究,我们进一步认识了旋量BEC的超流性质,研究了该耦合复杂非线性系统中的拓扑激发结构,探讨了自旋-轨道耦合、拉曼耦合、塞曼耦合以及原子之间的相互作用对系统超流性及系统量子态结构的影响。研究结果进一步丰富了环形外势中旋量BEC的新奇量子态结构,展示了该系统的奇异超流性质。同时,对该系统非线性拓扑激发的探索和研究,为构建诸如超流约瑟夫森结和原子干涉仪等基于冷原子系统的量子精密测量器件奠定理论基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
超冷原子论文参考文献
[1].吴长锋.潘建伟团队首次证明一种全新量子物态[N].科技日报.2019
[2].彭娉.自旋-轨道耦合旋量超冷原子气体的新奇量子态[D].西北大学.2019
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[8].潘建伟课题组.超冷原子分子量子模拟取得实质性突破[J].张江科技评论.2019
[9].王晋岚.超冷原子分子量子模拟在量子化学领域取得突破进展[J].科学.2019
[10].鹿博,韩成银,庄敏,柯勇贯,黄嘉豪.超冷原子系综的非高斯纠缠态与精密测量[J].物理学报.2019