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旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋压缩

量子电子学报 2015年第5期32卷 568-572页

作者：李嵩松南昌师范学院物理系江西南昌330032

自旋压缩是量子力学中的重要概念,最近发现其与量子信息中的纠缠判据有着密切联系。提出了一种利用激光脉冲制备旋量玻色-爱因斯坦凝聚(SBEC)的自旋压缩态的理论方案。利用单模近似,得到了SBEC的含时波函数,以及压缩角和自旋压缩参数的... 详细信息

自旋压缩是量子力学中的重要概念,最近发现其与量子信息中的纠缠判据有着密切联系。提出了一种利用激光脉冲制备旋量玻色-爱因斯坦凝聚(SBEC)的自旋压缩态的理论方案。利用单模近似,得到了SBEC的含时波函数,以及压缩角和自旋压缩参数的解析表达式。通过研究SBEC的自旋压缩可以看出,增强激光脉冲与凝聚体之间的耦合强度可以制备压缩程度更高的自旋压缩态。

关键词：量子光学自旋压缩单模近似旋量玻色-爱因斯坦凝聚

光格中旋量玻色-爱因斯坦凝聚的高阶非线性孤子激发

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物理学报 2012年第21期61卷 57-63页

作者：谢元栋华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

研究了一维光格中旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的高阶非线性作用下的孤子激发,得出了用椭圆积分表示的明孤子解和特定参数条件下的暗孤子解析解,并求得了能量表达式.

关键词：旋量玻色-爱因斯坦凝聚高阶非线性椭圆积分孤子激发

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F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚的向列压缩

河南师范大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 106-113页

作者：杨超楠郑任菲赵兴东周鲁华东师范大学物理与电子科学学院上海200241 合肥工业大学物理学院合肥230009 河南师范大学物理学院河南新乡453007

旋量玻色-爱因斯坦凝聚是量子光学领域的热点研究对象,同时在精密测量领域也被广泛应用.基于半经典的截断维格纳近似方法研究了F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚中的自旋向列压缩.通过数值模拟得到自旋向列压缩的动力学行为,并在自旋向列球上... 详细信息

旋量玻色-爱因斯坦凝聚是量子光学领域的热点研究对象,同时在精密测量领域也被广泛应用.基于半经典的截断维格纳近似方法研究了F=1旋量玻色-爱因斯坦凝聚中的自旋向列压缩.通过数值模拟得到自旋向列压缩的动力学行为,并在自旋向列球上展示了自旋向列压缩的物理特性.最后研究了系统在任意初始态下的自旋向列压缩行为.研究展现了旋量玻色-爱因斯坦凝聚在精密测量领域的潜在应用.

关键词：旋量玻色-爱因斯坦凝聚向列型压缩自旋向列球截断维格纳近似

复合势下的三维旋量玻色—爱因斯坦凝聚暗孤子和涡旋

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复合势下的三维旋量玻色—爱因斯坦凝聚暗孤子和涡旋

作者：王海红浙江师范大学

学位级别：硕士

玻色-爱因斯坦凝聚是近代物理新进展中最备受关注的物理现象之一,先后被用来解释液氦的超流现象,超导体的微观机制等,为研究原子的内部特性以及相应的集体行为提供了一个很重要的平台。随着光阱技术的发展,玻色-爱因斯坦凝聚中原子的自... 详细信息

玻色-爱因斯坦凝聚是近代物理新进展中最备受关注的物理现象之一,先后被用来解释液氦的超流现象,超导体的微观机制等,为研究原子的内部特性以及相应的集体行为提供了一个很重要的平台。随着光阱技术的发展,玻色-爱因斯坦凝聚中原子的自旋自由度得到了释放,形成了旋量玻色-爱因斯坦凝聚,这使得玻色-爱因斯坦凝聚有了更丰富的基态结构和拓扑激发性质,比如自旋磁畴、自旋纹理、无核涡旋、明暗矢量孤子等,为量子信息的存储和处理提供了更多的选择。而在这些研究中,外势起到了至关重要的作用,常见的外势有抛物势、高斯势以及光晶格势等。本文研究了复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子和涡旋的稳定性、动力学性质及对应形成的自旋纹理,并对旋量玻色-爱因斯坦凝聚涡旋和无核涡旋在特定方向上进行了操控。论文主要内容包括:1.运用能量泛函方法和直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,在三维抛物势和二维高斯势组成的复合势下构造了多种带有不同拓扑结构因子的稳定的自旋为1的三维铁磁态旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子,并分析了它们的动力学特性。选择其中一种暗孤子作为例子,分析了其在关键参量空间中的稳定性,得到了稳定性区域。然后通过计算暗孤子的自旋密度矢量,得到了指向自旋消失圆的三维环形自旋纹理结构和自旋密度矢量大小随空间变化的分布。这为更好地理解旋量玻色-爱因斯坦凝聚的磁性性质提供了帮助,也为实验上实现三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子提供了理论依据。2.在由沿径向的二维抛物势和沿轴向的一维光晶格势构成的复合势下,研究了自旋为1的三维铁磁态旋量玻色-爱因斯坦凝聚涡旋和无核涡旋。首先,运用能量泛函的方法得到涡旋和无核涡旋的最优初态。接着直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,以检验涡旋和无核涡旋的稳定性。然后通过计算涡旋和无核涡旋的自旋密度矢量,得到了对应的自旋纹理和自旋密度矢量大小随空间变化的分布。自旋纹理分别为:指向自旋消失圆的三维环形结构和内部区域指向孤岛、外部区域指向自旋消失圆的三维环形结构。最后,缓慢移动轴方向的光晶格势,成功操控了涡旋和无核涡旋。在操控过程中,发现自旋畴进行了分裂、合并的变化。即可以通过控制外势来操控自旋纹理的结构变化,从而更好地理解旋量玻色-爱因斯坦凝聚系统的微观特性,这也将进一步促进量子信息处理的发展。

关键词：旋量玻色-爱因斯坦凝聚耦合Gross-Pitaevskii方程组暗孤子涡旋自旋纹理操控

复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子及其自旋纹理

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浙江师范大学学报（自然科学版） 2017年第3期40卷 281-288页

作者：王海红宗丰德浙江师范大学非线性物理研究所浙江金华321004

为了充分揭示复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的动力学性质及自旋纹理结构,运用能量泛函方法和直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,在三维抛物势和二维高斯势组成的复合势下构造了多种带有不同拓扑结构因子稳定的自旋为1... 详细信息

为了充分揭示复合势下三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子的动力学性质及自旋纹理结构,运用能量泛函方法和直接数值仿真耦合Gross-Pitaevskii方程组,在三维抛物势和二维高斯势组成的复合势下构造了多种带有不同拓扑结构因子稳定的自旋为1的三维铁磁态旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子,并分析了它们的动力学特性.选择其中一种暗孤子作为例子,分析了其在关键参量空间中的稳定性,得到了稳定性区域.然后通过计算暗孤子的自旋密度矢量,得到了指向自旋消失圆的三维环形自旋纹理结构和自旋密度矢量大小随空间变化的分布.这为更好地理解玻色-爱因斯坦凝聚的磁性性质提供了帮助,也为实验上实现三维旋量玻色-爱因斯坦凝聚暗孤子提供了理论依据.

关键词：旋量玻色-爱因斯坦凝聚耦合Gross-Pitaevskii方程组暗孤子自旋纹理

光格中玻色-爱因斯坦凝聚的自旋磁子和自旋波

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原子与分子物理学报 2016年第4期33卷 717-724页

作者：谢元栋华南师范大学物理与电信工程学院

研究了一维光格中旋量玻色—爱因斯坦凝聚体的自旋磁子和自旋波.求出了自旋磁子和自发磁化强度.用经典方法求得了均匀体系的自旋波和能级以及激光调制下的自旋波和能级.特别是在连续极限近似下,求得了马丢函数波及其能级.

关键词：旋量玻色-爱因斯坦凝聚自旋磁子自旋波马丢函数波

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光晶格中旋量BEC的动力学性质

光晶格中旋量BEC的动力学性质

作者：徐爱婷华东师范大学

学位级别：硕士

由于玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的实现和激光操控技术的成熟,人们可以在人工晶格(光晶格)中方便地研究宏观量子物体。在光晶格中的BEC不仅可以在宏观层面上模拟凝聚态物理中电子在固体晶格中的种种行为,而且由于BEC具有内在的非线性,因... 详细信息

由于玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的实现和激光操控技术的成熟,人们可以在人工晶格(光晶格)中方便地研究宏观量子物体。在光晶格中的BEC不仅可以在宏观层面上模拟凝聚态物理中电子在固体晶格中的种种行为,而且由于BEC具有内在的非线性,因此可以用于研究非线性原子光学以及其他相关的非线性物理。当考虑到原子的自旋时,BEC还会展现出磁性。旋量BEC因此会表现出更多的有趣行为。与电子在固体晶格中的运动类似,BEC在光品格中的运动也可以用一个有效质量来表示。研究发现,当有效质量的符号不同时,标量BEC的动力学行为大异于无光晶格时的情况。基于如上原因,本文研究了旋量BEC在光晶格中的动力学行为。论文应用有效质量或者多重尺度法得到了用于描述旋量玻色-爱因斯坦凝聚体在光晶格中动力学行为的等效GP方程。在此基础上,运用数值方法对得到的等效GP方程进行进一步的分析。首先我们研究了有效质量表述下旋量BEC中不同组分的动力学演化。发现各组分的演化行为取决于相互作用系数、以及有效质量的符号。当相瓦作用系数符号不同时,不同组分的波包可以膨胀,也可以收缩。其次还研究了旋量BEC在重力场下的“爬升”行为。结果表明,与标量BEC的行为类似,负有效质量会让处于光晶格中的旋量BEC在重力场中向上爬升。数值分析表明,除了波包外形有所不同之外,旋量BEC中不同组分的爬升行为与标量BEC的情况基本类同。此外,改变相瓦作用系数不会影响旋量BEC在重力场中的爬升行为。在文章中,我们将有效质量概念推广到了旋量BEC在光晶格中的运动。与此同时,在有效质量描述下,旋量BEC的铁磁和反铁磁性质会出现新的特征。

关键词：光晶格旋量玻色-爱因斯坦凝聚有效质量

非自治GP方程组的N-Darboux变换和守恒律

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非自治GP方程组的N-Darboux变换和守恒律

作者：郑丹丹兰州大学

学位级别：硕士

玻色-爱因斯坦凝聚是一种特殊的宏观量子现象.在平均场理论下,标量玻色-爱因斯坦凝聚可用Gross-Pitaevskii (GP)方程描述,而旋量玻色-爱因斯坦凝聚则用GP方程组描述.非自治GP方程组被用来研究旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的量子操控问题,其... 详细信息

玻色-爱因斯坦凝聚是一种特殊的宏观量子现象.在平均场理论下,标量玻色-爱因斯坦凝聚可用Gross-Pitaevskii (GP)方程描述,而旋量玻色-爱因斯坦凝聚则用GP方程组描述.非自治GP方程组被用来研究旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的量子操控问题,其孤子解对于深入理解旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学行为具有非常重要的意义.本文考虑了一类非自治GP方程组,利用非等谱Lax对得到了其可积性条件,并在可积情形下构造了方程组解的N-Darboux变换,得到了方程组的N-孤子解,以及无穷多个守恒律,并给出了前三个守恒律的具体表达形式.

关键词：非自治GP方程组旋量玻色-爱因斯坦凝聚 Darboux变换守恒律

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旋量BEC中自旋电流的诱导与测量

旋量BEC中自旋电流的诱导与测量

作者：田丽山西大学

学位级别：硕士

玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)为研究非线性物理、原子光学、量子模拟和量子信息等方向提供了一个纯净的平台,是一种优秀且可控的宏观量子系统。而自旋电流在固体系统中具有广泛的应用,利用中性原子气体玻色-爱因斯坦凝聚体模拟自旋电流进... 详细信息

玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)为研究非线性物理、原子光学、量子模拟和量子信息等方向提供了一个纯净的平台,是一种优秀且可控的宏观量子系统。而自旋电流在固体系统中具有广泛的应用,利用中性原子气体玻色-爱因斯坦凝聚体模拟自旋电流进而探究自旋电子学的相关现象对基于自旋的量子计算等技术应用具有重要意义。基于此,本文利用全光学的实验方法制备Na自旋玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC),通过施加梯度磁场成功诱导产生了自旋电流,在此基础上研究了不同自旋分量在磁力作用下的动力学特性。为产生更长的自旋相干性和提高自旋混合干涉测量在旋量BEC中的灵敏度提供了一定的基础。本文首先介绍了BEC的研究进展和理论基础,引出了自旋电流在探究自旋电子学领域相关理论的核心作用;详细介绍了制备BEC的具体步骤,包括激光减速,磁光阱装载,压缩磁光阱,偏振梯度冷却,蒸发冷却等。接下来描述了实现BEC的实验系统,包括实验光路,真空系统等。基于上述实验系统,用梯度磁场诱导产生自旋电流,通过记录各m 分量的相对位置来研究产生的自旋电流。实验研究了三个自旋分量在不同实验条件下的演化过程。实验结果表明,自旋m =0的位置不随磁场变化。其他组分产生的自旋电流会随磁场诱导强度的增加而逐渐增大。本文由五个章节构成:第一章阐述了BEC的研究背景,第二章介绍了实现钠原子BEC的理论方法,第三章描述了从实验上如何实现钠BEC,第四章讨论了如何利用梯度磁场诱导旋量BEC产生自旋电流,第五章是总结与展望。

关键词：玻色-爱因斯坦凝聚梯度磁场旋量玻色-爱因斯坦凝聚自旋电流