空间站冷原子柜超高真空腔内射频天线的研制

射频蒸发冷却作为获取超冷原子简并量子气体的手段之一,对玻色-费米协同冷却的实现至关重要。为了在空间站上实现超冷量子简并气体,设计了一种特殊的射频天线。该天线被置于一个冷原子实验用真空腔内,与腔上集成的冷却、探测、光阱、磁阱、光晶格、Feshbach磁场等装置一同组成了通用型超冷原子物理实验系统,该实验系统满足载人航天工程在尺寸、重量、功耗、可靠性和电磁兼容性等方面的严格要求。利用有限元仿真方法对天线进行设计和评估,并在地面实验平台上对其各项性能指标进行测试和实验验证。结果表明,本设计除了能够降低90%的射频功率需求外,还能维持科学腔的超高真空水平,并具备良好的电磁兼容性,符合载人航天工程的要求。     

我国首次实现原子芯片上的BEC

原本大型磁场线圈才能“绑”住的原子，现在仅用100微米宽的光刻线圈，就能让其“定身”。最近中科院上海光学精密机械研究所透露，该所量子光学重点实验室一研究小组实现了我国第一个原子芯片上的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），与浙江大学光学所合作成功研制出国内第一块静磁阱原子芯片和高频势阱芯片，为量子信息存储、量子信息“复印”和量子路由器研究打下了基础。     

二项式光场与二能级原子BEC相互作用系统中原子激光的量子性质

研究了二项式光场与二能级原子玻色--爱因斯坦凝聚（BEC）相互作用系统产生的原子激光的量子相关性质、压缩效应和振幅平方压缩效应。应用全量子理论,通过求解系统的海森堡方程,重点讨论了光场相关参数和原子相关参数对压缩深度、压缩频率的影响。结果表明,单模原子激光二阶相干度不随时间变化,原子激光具有周期性的压缩效应和振幅平方压缩效应,最大压缩深度由二项式光场相关参数决定,压缩频率依赖于原子与光场耦合系数,简要讨论了压缩效应和振幅平方压缩效应之间的区别和联系。     

双模相干场与Bell态原子多光子作用的原子布居数演化

应用全量子理论研究了非关联双模相干场与Bell态原子多光子相互作用过程中原子粒子布居差的时间演化规律.结果表明,当两原子初始处于1/√2(| ,-〉-|-, 〉)态时,原子粒子布居差恒为零;当两原子初始时刻的状态为其它三个Bell态时,原子粒子布居差的时间演化强烈依赖于原子间的偶极-偶极相互作用强度、场-原子间的耦合系数以及原子的跃迁光子数.随着原子间的偶极-偶极相互作用的增强,原子跃迁光子数的增加,原子布居差的时间演化中,Rabi振荡的频率都会明显加快,并且当原子间的偶极-偶极相互作用强度足够大时,原子布居差的崩塌-回复现象就会消失.     

非线性空间调制对两分量玻色-爱因斯坦凝聚孤子演化的影响

考虑具有谐振势的两分量玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）中的亮孤子,采用数值模拟方法研究了非线性空间调制对线性耦合两分量BEC中的孤子演化的影响。结果表明,s-波散射长度的空间变化改变了孤子的密度包络;在合适的初始条件下,可以存在稳定的孤子态;孤子的演化依赖于非线性空间调制系数的符号和大小。     

多光子Jaynes-Cummings模型中原子反转的崩溃和再生效应

本文应用比较简单的方法精确求解了多光子Jaynes-Cummings模型的原子反转算符的般解和近似分析了原子反转的崩溃和再生行为,并给出崩溃和再生时间。     

原子质心运动和场模结构对场熵压缩特性的影响

利用量子信息熵理论,研究了J-C模型中原子质心运动和场模结构及光场的初始平均光子数对场熵压缩特性的影响,结果表明:原子质心运动导致场熵压缩的周期性演化,场模结构参量决定其周期的大小;随着场模结构参量的增大,场熵压缩的演化周期缩短,压缩时间延长;适当选择系统参量,可获得持续的熵压缩效应.     

双光子过程中原子和光场量子态保真度的演化

考虑了动态Stark移位,通过计算双光子过程中压缩相干态的保真度,讨论了双光子J-C模型中能级的动态Stark移位和光场的压缩因子对量子态保真度的影响.研究表明:保真度的演化呈现明显的量子崩塌-复苏振荡.当考虑动态Stark移位时,通过比较可以明显看出,在量子信息的处理和传递过程中,原子、场和系统的保真度明显好于不考虑动态Stark移位的情形.初始场强调制了原子、场和系统保真度演化的量子崩塌复苏周期,使场保真度演化中的振荡脉冲变窄.同时,压缩因子影响着体系中原子和场之间的能量交换.     

Kerr效应对耦合双原子与压缩真空场Raman相互作用系统中光场量子特性的影响

研究了存在Kerr介质时，耦合双原子与单模压缩真空场Raman相互作用系统中光场的量子特性，讨论了Kerr介质与光场的耦合强度对光场量子特性的影响。     

自旋为1/2粒子在消相干量子场作用下的绝热和非绝热几何相位

量子计算来源于量子相干和量子纠缠的特性,但是这两个性质都很脆弱和易于出错,很容易被称为消相干的过程破坏掉,因此如何克服消相干的影响已成为实现量子计算机的一个关键.利用非跃迁轨迹和Berry以及AA几何相位公式,计算了在绝热和非绝热情况下,分别由单模和双模消相干量子场所产生的自旋为1/2系统的几何相位.利用量子跃迁方法,当考虑绝热和非绝热演化时,发现对于非跃迁轨道,其相位修正值是不同的.最后我们从基本原理和量子计算的观点讨论了其结果的意义.     

Tavis-Cummings模型下利用W态与GHZ态远程控制原子的布居差演化

考虑三个二能级原子（A、B和C）初始处于W纠缠态或GHZ纠缠态,让其中两原子A和B与相干态光场发生共振作用,经腔QED演化以后,对腔内原子进行Bell基测量,通过调节相干态光场的强度和原子间的偶极-偶极相互作用强度,控制腔外C原子的布居差演化。结果表明：选择不同的初态以及在同一初态下进行不同的测量,光场的强度和原子间偶极作用强度对腔外原子布居差的演化特性有着不同的影响,增大光场的强度和原子间的偶极相互作用强度,都能使腔外原子布居差的演化呈现出明显的崩塌-回复现象和Rabi频率增大及回复周期变长等特征。