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玻色—爱因斯坦凝聚体在双阱及菱形晶格链中的隧穿特性

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玻色—爱因斯坦凝聚体在双阱及菱形晶格链中的隧穿特性

作者：常娜娜西北师范大学

学位级别：硕士

近年来,光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究已成为冷原子领域中的研究热点。由于量子隧穿效应,原子有一定的几率穿过势垒而不会长期局域于其中一个光晶格中。但是,研究发现,改变某些参数(比如,原子间相互作用、光晶格的倾斜... 详细信息

近年来,光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体动力学特性的研究已成为冷原子领域中的研究热点。由于量子隧穿效应,原子有一定的几率穿过势垒而不会长期局域于其中一个光晶格中。但是,研究发现,改变某些参数(比如,原子间相互作用、光晶格的倾斜以及人工磁场)可以相对精确地调控原子在不同光晶格中的隧穿特性,从而使其按照需要进行选择性输运。以前对量子隧穿现象的研究大多局限于两体相互作用,但是在多原子系统中三体相互作用对玻色气体的输运特性也有不可忽视的作用,其在实验上可以利用费什巴赫共振技术和光辅助隧穿来调控。此外,光晶格的形状对隧穿特性也有重要影响,因此,本文利用两模玻色哈勃模型(紧束缚模型),主要研究了玻色-爱因斯坦凝聚体在双阱及菱形晶格链中的隧穿特性。本文的主要研究内容和结构安排如下:第一章简单介绍了本论文的研究背景,并简述了玻色子在双势阱及菱形晶格链中的各种量子现象,比如,约瑟夫森振荡、局域化现象、拉比振荡、塌缩-恢复现象、布洛赫振荡和朗道-齐纳隧穿,进一步综述了其研究现状以及存在的问题,从而提出了本论文的研究内容和研究意义。第二章利用两模玻色哈勃模型,研究了少体玻色子在双势阱中的隧穿动力学特性。研究发现,当两体和三体相互作用满足一个临界条件(即有效相互作用能达到最小)时,以最小周期隧穿的非关联的拉比振荡才会发生。在弱相互作用区,当原子之间的两体和三体相互作用之间的比值远离其临界条件时,非相关联的塌缩-恢复现象就会发生。在强相互作用区,即使两体和三体相互作用的比值远离其临界条件,相关联的拉比振荡依然发生。随着两体和三体相互作用的比值远离其临界条件或者粒子数的增大,隧穿周期(塌缩-恢复周期)就会变长(缩短)。第三章基于平均场近似,利用紧束缚模型,研究了倾斜和人工磁场对系统色散关系的影响,从而分析了其对处于不同初始分布下的玻色子在菱形晶格链中的隧穿动力学特性的影响。研究发现,菱形晶格链的倾斜和人工磁场都可以改变系统的能带结构,并且调节其带隙,从而使得玻色子在菱形晶格链中发生有趣的动力学行为,其动力学主要表现为朗道-齐纳隧穿、布洛赫振荡和局域化等量子现象之间的转变(此消彼长),这种转变还与玻色子在菱形晶格链中的初始分布密切相关。最后,简要对本工作进行总结,并进一步展望该领域的研究前景。

关键词：玻色-爱因斯坦凝聚体拉比振荡塌缩-恢复现象朗道-齐纳隧穿布洛赫振荡自囚禁现象

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非线性级联效应及其量子力学模拟研究

非线性级联效应及其量子力学模拟研究

作者：王丹上海交通大学

学位级别：硕士

级联过程在非线性光学中应用广泛,因为相比光场与介质直接作用,级联过程有非常明显的增强能力。级联过程可以产生非线性相移以及光孤子,在三波混频、光学非互易性、脉冲压缩、光束转换、光学双稳态、全光开关以及波分复用系统中都有广... 详细信息

级联过程在非线性光学中应用广泛,因为相比光场与介质直接作用,级联过程有非常明显的增强能力。级联过程可以产生非线性相移以及光孤子,在三波混频、光学非互易性、脉冲压缩、光束转换、光学双稳态、全光开关以及波分复用系统中都有广泛的应用。利用周期性极化铌酸锂薄膜脊型波导可以实现满足准相位匹配条件的和频与电光偏振耦合的级联。利用这个级联过程,可以通过外加的横向电场便捷地调控和频光的强度。实验中应用的薄膜脊型波导结构可以有效地增强频率转换的效率以及外加电压调控光偏振的效率,大大降低了所需的外加电压以及输入光的功率,解决了在体介质上进行级联过程效率低的问题。一方面,我们提出的实验方案是高度集成、高速响应以及高效率的。另一方面,和频与电光偏振耦合级联的工作波长是可以通过极化周期和温度灵活调谐的,预期这个方案可以在更多的非线性光学过程以及光通信中找到应用。由于光学级联耦合过程与量子体系中原子能级跃迁过程具有相似性,我们提出利用经典光学过程来模拟量子力学中的原子能级体系。我们利用电光偏振耦合过程模拟了二能级体系中的拉比振荡,利用和频与电光偏振耦合的级联模拟了三能级体系中的暗态。这样的模拟方法为研究量子力学提供了一种可行的实验手段。

关键词：和频电光偏振耦合级联脊型波导拉比振荡暗态

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纳米机械QED效应中非线性影响的理论研究

纳米机械QED效应中非线性影响的理论研究

作者：赵明月北京工业大学

学位级别：硕士

在超导量子比特和纳米机械共振腔组成的纳米机械QED系统中,考虑到纳米机械共振腔的非线性项的影响,本文研究了拉比振荡和真空拉比劈裂这两种典型的量子光学现象。在拉比振荡效应的研究中,我们用一个非线性Jaynes-Cummings模型描述量子... 详细信息

在超导量子比特和纳米机械共振腔组成的纳米机械QED系统中,考虑到纳米机械共振腔的非线性项的影响,本文研究了拉比振荡和真空拉比劈裂这两种典型的量子光学现象。在拉比振荡效应的研究中,我们用一个非线性Jaynes-Cummings模型描述量子系统的动力学行为,运用微观主方程的方法求解了密度算符的时间演化,通过计算量子比特的激发态几率的时间演化行为,我们研究了纳米机械QED系统中的非线性对拉比振荡效应的影响。在真空拉比劈裂效应的研究中,我们用一个受驱动的Jaynes-Cummings模型描述量子系统的动力学行为,应用主方程和量子回归定理计算了双时关联谱。在弱驱动条件下,我们研究了纳米机械共振腔中的非线性对拉比劈裂效应带来的影响。同时,我们应用Python编程的量子光学工具包(QuTip)得到的相应数值模拟结果也验证了本文中解析计算的可靠性。

关键词：拉比振荡真空拉比劈裂非线性纳米机械共振腔

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里德堡原子在静电场以及微波场中性质的研究

里德堡原子在静电场以及微波场中性质的研究

作者：何永林西北师范大学

学位级别：硕士

本文利用B-样条函数作为基函数,结合一种碱金属原子的模型势对锂原子在静电场中的性质和钾原子在静电场微波场共同作用下的性质进行了研究。先通过对角化方法数值求解了静电场中锂原子的定态薛定谔方程,研究了里德堡锂原子Stark能级的... 详细信息

本文利用B-样条函数作为基函数,结合一种碱金属原子的模型势对锂原子在静电场中的性质和钾原子在静电场微波场共同作用下的性质进行了研究。先通过对角化方法数值求解了静电场中锂原子的定态薛定谔方程,研究了里德堡锂原子Stark能级的能级图,能级反交叉和吸收振子强度。计算所得的Stark能级图与实验符合得很好;能级反交叉的位置和宽度与其他理论计算的值符合得很好;振子强度的分布与实验和其他理论计算相一致,同时还得到了振子强度谱和香农熵随电场强度的演化特征;计算所得的香农熵的演化特征表明香农熵可以作为静电场中原子能级反交叉的指示器。最后,本文还将该方法扩展到能够处理处在实验室磁场中原子的能级问题。基于上述方法,采用三态近似,用密耦法求解了静电场和微波场共同作用下钾原子的含时薛定谔方程,研究了双色场中钾原子Stark态之间的微波多光子过程;并对三能级系统的Rabi振荡进行了研究,同时还利用Bessel函数和所谓的共振近似方法得到了Γ型三能级系统的Rabi振荡的解析形式。

关键词：斯塔克效应反交叉振子强度香农熵三能级系统拉比振荡对角化方法密耦法

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半导体量子点双激子态相干控制理论研究

半导体量子点双激子态相干控制理论研究

作者：孙尔林华东师范大学

学位级别：硕士

因具有类似原子的分立能级特性,半导体量子点有望应用于固态量子信息处理。量子点中一个重要的量子态是双激子态,其在双比特量子逻辑门以及产生纠缠双光子对上有着重要的应用。本论文利用超短激光脉冲双光子共振激发,理论上研究半导体... 详细信息

因具有类似原子的分立能级特性,半导体量子点有望应用于固态量子信息处理。量子点中一个重要的量子态是双激子态,其在双比特量子逻辑门以及产生纠缠双光子对上有着重要的应用。本论文利用超短激光脉冲双光子共振激发,理论上研究半导体量子点双激子态的量子相干控制。本文主要工作以及所获得的创新性成果归纳如下： 1,对于皮秒量级的激发光场,假定光场同时含有水平和竖直偏振成分,两偏振间相位差可调。通过建立系统哈密顿量以及数值求解光布洛赫方程,我们证明水平和竖直偏振间的相对相位差(相应地激光偏振状态)重要地影响双激子态的拉比振荡信号,原因在于不同偏振光子所对应的不同激发路径间相互干涉。当两路径间的相位差为零时,干涉相长;而相位差为π时,干涉相消。以往的研究基本上都是利用光场强度也即脉冲面积来控制双激子的相干状态,我们的研究表明激光相位可作为另一种可供选择的参数来进行双激子态的调控。这种控制方法可方便的通过四分之一波片改变光偏振状态来实现。 2,对于宽谱的飞秒脉冲激发光场,我们证明合适的裁剪光谱或者改变某些谱带相位能显著地提高基态到双激子态跃迁的双光子吸收效率,增强率最高可达13倍以上。其根本原因在于不同的激发路径间相互干涉,对于极限脉冲,不同路径间可相互抵消,而通过脉冲整形可使存在的所有路径干涉相长。我们的研究表明,脉冲整形可作为一种新的控制手段来调控量子点双激子态。

关键词：量子点双激子相干控制拉比振荡激光相位脉冲整形

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基于金刚石NV色心的量子调控教学实验拓展

物理实验 2022年第4期42卷 1-6页

作者：赵铮阳周诗韵复旦大学物理学系上海200433

介绍了基于金刚石NV色心体系进行量子计算的基础内容,即量子比特的初始化、调控及读出.设计并拓展了拉比振荡相关教学内容:通过拉比振荡实验,了解微波与自旋的相互作用,熟悉量子态的初始化及读出方法;讨论了拉比振荡实验中微波频率的影... 详细信息

介绍了基于金刚石NV色心体系进行量子计算的基础内容,即量子比特的初始化、调控及读出.设计并拓展了拉比振荡相关教学内容:通过拉比振荡实验,了解微波与自旋的相互作用,熟悉量子态的初始化及读出方法;讨论了拉比振荡实验中微波频率的影响,从而引出测量共振频率的方法;通过连续波实验测量共振频率,并讨论了微波时长对测量结果的影响;改变磁铁位置,定性展示了NV色心的系综特性.

关键词：量子计算 NV色心磁共振拉比振荡

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二能级原子-双模腔场系统中原子的崩塌与回复现象

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广东教育学院学报 2004年第2期24卷 40-45页

作者：刘琼向少华怀化学院物理与电子信息科学系湖南怀化418008

借助于数字模拟方法分析了二能级原子与双膜辐射腔场相互作用的Jaynes Cummings模型,结果表明:腔场处于双模真空场,原子振荡与单光子相似;当失谐模制备于粒子数态,原子的拉比振荡频率随光子数和原子与腔场的耦合系数比增大而增大,并发... 详细信息

借助于数字模拟方法分析了二能级原子与双膜辐射腔场相互作用的Jaynes Cummings模型,结果表明:腔场处于双模真空场,原子振荡与单光子相似;当失谐模制备于粒子数态,原子的拉比振荡频率随光子数和原子与腔场的耦合系数比增大而增大,并发生原子的相干捕获;当失谐模制备于相干态,原子展现规则地崩塌与回复现象,且随相干光场平均光子数的增大,拉比频率增大,振荡的幅度减小.

关键词：二能级原子双膜辐射腔场 Jaynes-Cummings模型原子振荡拉比振荡量子光学

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超导量子比特实验的开端

低温物理学报 2022年第2期44卷 97-102页

作者：施郁复旦大学物理学系

我们对超导量子比特领域的科学背景、历史起源和早期发展做简要评述.莱格特(Anthony J. Leggett)为这个领域打下了理论基础.克拉克(John Clarke)和他的两个学生马丁尼(John Martinis)和德沃雷(Michel H. Devoret)最早通过偏电流约瑟夫... 详细信息

我们对超导量子比特领域的科学背景、历史起源和早期发展做简要评述.莱格特(Anthony J. Leggett)为这个领域打下了理论基础.克拉克(John Clarke)和他的两个学生马丁尼(John Martinis)和德沃雷(Michel H. Devoret)最早通过偏电流约瑟夫森结，首次观察到约瑟夫森结的量子行为.后来德沃雷实现了电荷量子比特叠加态、电荷-磁通混合量子比特的拉比共振和其他演化及投影测量.中村泰信(Yasunobu Nakamura)首先实现电荷量子比特的量子叠加和拉比振荡，还参与莫伊(***)组实现了磁通量子比特的拉比振荡和读出.

关键词：超导量子比特量子叠加拉比振荡

kerr介质中级联三能级原子与光场非共振相互作用过程中原子的动力学特性

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太原重型机械学院学报 1999年第1期20卷 69-73页

作者：周伟杨俊峰赖云忠太原重型机械学院

本文导出了充满ｋｅｒ介质的高Ｑ腔中级联型三能级原子与双模ＳＵ（１，１）相干态场非共振相互作用系统的态矢量，并以此计算三能级原子布居概率随时间的演化，数值计算显示，ｋｅｒ效应产生与两能级原子不同的Ｒａｂｉ振荡特征，而ｋ... 详细信息

本文导出了充满ｋｅｒ介质的高Ｑ腔中级联型三能级原子与双模ＳＵ（１，１）相干态场非共振相互作用系统的态矢量，并以此计算三能级原子布居概率随时间的演化，数值计算显示，ｋｅｒ效应产生与两能级原子不同的Ｒａｂｉ振荡特征，而ｋｅｒ效应与失谐的共同作用导致出现电子绝热跃迁转移现象。

关键词： kerr效应失谐拉比振荡原子光场动力学

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