超冷原子-分子转化动力学:受激拉曼绝热过程

获得超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热通道技术(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

超冷原子-分子转化动力学：受激拉曼绝热过程

超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热暗通道技术~(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

外场参数对超冷原子向异核三原子分子转化的影响

文章研究了利用双光子受激拉曼绝热暗通道技术实现超冷原子向异核三原子分子转化过程中,可控外场参量(包括拉比脉冲的强度,脉宽以及单光子失谐等)对系统绝热性和转化效率的影响. 结果发现,系统的转化效率随斯托克斯光强度的增大先减小,后振荡,最终趋于小于1的稳定值,而随抽运光强的增大先增大,然后很快趋于1,表明抽运光和斯托克斯光对超冷分子的形成具有不同的作用. 脉冲宽度既能决定最终转化效率的大小,也能反映达到稳定转化所需的时间. 单光子失谐为红失谐时,系统有比较高的稳定转化效率,而蓝失谐光脉冲则不利于超冷分子的形成. 另外,还讨论了超冷异核三原子分子转化系统在经历不同反应通道时绝热性和转化效率的差别.关键词：异核三原子分子受激拉曼绝热暗通道绝热参量绝热保真度     

超冷原子向异核四聚物分子A3B的绝热转化

提出了利用Efimov共振辅助的受激拉曼绝热通道(ER-STIRAP) 过程实施超冷原子向异核四聚物分子A₃B转化的理论方案, 得到了转化过程中中间态分别为同核Efimov三聚物A₃和 异核Efimov三聚物A₂B两种途径下系统的暗态解, 证实了ER-STIRAP技术对超冷异核四聚物分子A₃B合成的可行性和有效性. 研究了外场参数, 包括缔合光脉冲的强度、脉宽、磁耦合强度及其失谐量等对A₃B形成的影响. 对两种不同中间态的转化途径进行比较发现, 与中间态为异核Efimov三聚物A₂B的途径相比, 经历中间态为同核Efimov三聚物A₃的途径时系统实现最终四聚物分子A₃B的产率更高. 另外, 还讨论了系统内禀的非线性和中间态的自发辐射损失对异核四聚物分子合成的影响.     

原子-二聚物分子转化系统在受激拉曼绝热过程中的绝热保真度

从原子-二聚物分子转化系统的非U（1）对称性出发,将保真度的定义推广到了非线性系统.并利用绝热保真度定量地研究了原子-二聚物分子转化系统在受激拉曼绝热过程中的动力学和绝热性.研究发现,这个系统的相干布居俘获态——暗态的绝热保真度作为绝热参量的函数以幂律关系趋于1.这个函数关系与线性系统的绝热参量和绝热保真度的幂律关系非常相似,但该系统的幂指数要远小于线性系统的幂指数.此外,还进一步讨论了如何通过优化受激拉曼绝热过程的外部参量得到更高的绝热保真度,从而优化系统的绝热性,提高原子-分子转化效率.关键词：原子-二聚物分子转化系统暗态受激拉曼绝热过程绝热保真度     

外场形式对超冷原子-多聚物分子转化效率的影响

通过改变激光场Rabi频率和原子-多聚物分子耦合强度, 探索了外场形式对超冷原子-多聚物分子转化效率的影响. 首先通过定义时间指数, 对文献所给出的外场做出改进, 讨论了时间指数对转化效率的影响; 然后选取一种更优化的外场形式, 其具有很好的参数鲁棒性, 该外场作用下的绝热过程几乎不存在振荡, 其绝热保真度接近于1, 系统误差较小, 可以稳定、高效地实现超冷原子-多聚物分子的转化.关键词：超冷多聚物分子转化效率外场形式绝热保真度     

原子-异核-三聚物分子转化系统暗态的动力学不稳定性

研究了受激拉曼绝热过程中原子-异核-三聚物分子转化系统暗态的动力学稳定性.通过将量子哈密顿对应到经典哈密顿,并求解和分析线性化经典运动方程后得到的哈密顿-雅克比矩阵本征值,解析地得到了原子-三聚物暗态的动力学不稳定性发生的条件.并以异核原子⁸⁷Rb和⁴¹K混合凝聚体为例,数值地给出了系统发生动力学不稳定性的区域.研究发现,这种动力学不稳定性是由粒子之间的相互作用带来的.此外,还发现系统动力学不稳定性的发生不仅与哈密顿-雅克比矩阵是否出现实数或复数的本征值有关,还关键词：原子-异核-三聚物分子转化系统暗态受激拉曼绝热过程动力学不稳定性     

里德堡钾原子的布居数在受激拉曼绝热通道中的相干迁移

本文用含时多态展开方法研究了在两束部分重叠的脉冲场驱动下布居数在钾原子量子态中的相干迁移。结果表明，布居数能否实现完全迁移取决于两个脉冲的持续时间和重叠程度，当脉冲的持续时间和重叠合适时，将发生布居数的完全迁移，并形成布居数囚禁。     

运用“部分受激拉曼绝热通道”制备串行Λ系统相干叠加态

讨论了在串行Λ系统中制备初态和末态的连续叠加态的方法,这种方法是部分受激拉曼绝热通道的扩充.但是它又不同于部分受激拉曼绝热通道,每个斯托克斯脉冲先行相应的泵浦脉冲,但是所有的中间脉冲提前并且同时消失,而第一束斯托克斯脉冲和最后一束泵浦脉冲稍后同时消失.应用数值方法讨论了脉冲驰豫时间和失谐量对该方法的影响.数值结果表明要制备任意的叠加态,不仅要满足双光子共振,而且要满足单光子共振.     

自组织量子点的量子态光学探测

半导体量子点主要包括在真空中外延生长的自组织量子点和在溶液中采用化学方法合成的胶体量子点,由于量子限制效应所导致的分立能级结构使得它们通常被称为“人工原子”。和自然原子不同,半导体量子点的能级结构强烈依赖于其尺寸和形状,这样就提供了更为灵活的方法来控制固体材料中的光与材料的相互作用。近年来,许多类原子的量子光学现象(包括量子干涉、Rabi振荡和Mollow荧光)都已经在单个的自组织量子点中揭示出来。与此形成对比的是,上述所有的类原子量子光学特性目前还没有在单个的胶体量子点中观察得到。在本文中,我们将侧重于介绍我们科研组以及我们和别的科研组合作对单个自组织量子点的单量子态在光学探测和相干控制方面完成的一系列工作。对单个的胶体量子点,我们认为量子相干特性的测量和控制将在新近合成的非荧光闪烁或荧光闪烁得到抑制的材料体系中得以实现.     

在多能级∧系统中运用“部分受激拉曼绝热通道”制备相干叠加态(英文)

我们给出了在A型五能级系统中制备| 3态和| 5态的连续叠加态的方法,这种方法是部分受激拉曼绝热通道的扩充。但是它又不同于部分受激拉曼绝热通道,我们设计了新的斯托克斯脉冲和相应的泵浦脉冲。进而应用数值方法讨论了脉冲驰豫时间和失谐量对该方法的影响.数值结果表明要制备任意的叠加态要满足双光子共振.这种方法可以推广到多能级A系统中制备任意两个下面能级的叠加态.     

Instability,adiabaticity, and controlling effects of external fields for the dark state in a homonuclear atom tetramer conversion system

In the present paper, we investigate the instability, adiabaticity, and controlling effects of external fields for a dark state in a homonuclear atom-tetramer conversion that is implemented by a generalized stimulated Raman adiabatic passage. We analytically obtain the regions for the appearance of dynamical instability and study the adiabatic evolution by a newly defined adiabatic fidelity. Moreover, the effects of the external field parameters and the spontaneous emissions on the conversion efficiency are also investigated.     

利用绝热过程实现远距离量子纠缠

提出利用绝热过程实现远距离量子纠缠的方案.Λ型原子和经典场、单模腔场发生相互作用,系统的绝热演化在暗态中进行.利用这种绝热演化进行远距离原子、腔场纠缠,可有效地抑制原子的自发辐射噪声.     

Three-Dimensional Quantum State Transferring Between Two Remote Atoms by Adiabatic Passage under Dissipation

Recently, Zhou et al. [Phys. Rev. A 79 （2009） 044304] proposed a scheme for transferring three-dimensional quantum states between remote atomic qubits confined in cavities connected by fibers through adiabatic passage. In order to avoid the decoherence due to spontaneous emission, Zhou et al. utilized the large detuning atom-field interaction. In the present paper, we discuss the influence of dissipation on the scheme in both the resonant atom-field interaction case and the large detuning case. We numerically analyze the success probability and the transferring fidelity. It is shown that the resonant case is a preferable choice for the technique of the stimulated Raman adiabatic passage （STIRAP） due to the shorter operation time and the smaller probability of dissipation.