单粒子本征波函数的对称性与势形状

以单核子在原子核三轴椭球形变势中运动的本征值方程为例,说明核形状决定了核势的形状,核势形状的对称性决定了在其势中运动的单粒子本征态的对称性.当核势形状的对称性随形变参量的改变而改变时,对应单粒子本征态对称性的改变,可以用量子力学中的表象变换来表现,也可以用波函数的表象变换来认识.此问题虽然来自于原子核结构理论,但其思想对于在原子、分子、团族粒子等量子体系中处于平均场中运动的独立粒子问题具有普遍意义.     

对于“包含在连续谱量子体系中的决定论性”一文的讨论

对于具有连续能谱的单粒子量子体系,“包含在连续谱量子体系中的决定论性”一文用所谓“双波函数”来描述处于能量本征态的粒子系综中各粒子的量子行为,并且在所谓的“等价定理”中称:双波函数描述在经典极限下将化为经典力学描述.然而,此描述所给出的系综力学量观测值统计分布的预言与通常量子力学不相容;并且,该文对其“等价定理”的证明是不正确的,这个“定理”实际上不成立 关键词： 连续能谱量子体系 双波函数 经典极限     

无限深势阱中粒子的态密度

对于自由粒子在有限容器中的能态密度,热力学统计教材一般根据半经典量子图像,由驻波条件和德布罗意关系,以动量分立值为基础出发得到;然而根据量子理论,无限深势阱中的粒子存在能量本征态,而非动量本征态.本文以能量本征态为统计对象推导了有限体积中的自由粒子的能态密度,结果与教材一致.但是我们的处理方式显得更为自然.     

从量子谱到经典轨道：矩形腔中的弹子球

用体系的本征值和本征波函数定义一种新的量子谱函数．这种量子谱函数的傅里叶变换包含了体系从一个给定点到另一个给定点的许多经典轨道的信息．以二维矩形腔中的弹子球运动体系为例的初步研究验证了这一结论．　　 关键词： 经典量子对应 半经典物理     

基于实稳定方法求解单粒子共振态的Wigner函数

利用坐标空间的实稳定方法,求解了一维势场中单粒子散射态与其中共振态的本征值问题,由得到的单粒子本征波函数进一步给出相应的Wigner函数,分析了单粒子散射态与其中共振态的相空间分布特征.发现除了本征能量与本征波函数存在差异,Wigner函数在相空间的具体分布行为也可用于区分单粒子共振态与一般的散射态,在相关的量子测量实验中可能用作确定量子态的特征判据.     

实稳定方法研究原子核单粒子共振态

介绍了坐标空间的实稳定方法处理共振问题的基本思想, 并把它应用于求解球形势阱中的共振态. 在确定大小的坐标空间利用束缚态边条件求解散射问题, 得到一系列本征态. 基于共振态的类束缚态性质, 本征能量随坐标空间尺度的改变而缓慢变化的态对应着共振态. 利用本征波函数, 可以计算本征能量对应的相移值. 拟合本征能量和相移得到共振能量和共振宽度.     

矩形弹子球中的量子谱和经典周期轨道

利用SU(2)相干态的表示,我们构造了二维矩形弹子球中与经典周期轨道对应的波函数.经典周期轨道和量子波函数之间的关系可以通过物理图像清晰的表示出来.另外,利用周期轨道理论,我们计算了二维矩形弹子球体系的量子谱的傅立叶变换ρ(L).变换谱|ρN(L)|2对L图像中的峰可以和粒子在二维矩形腔中运动的经典轨迹的长度相比较.量子谱中的每一条峰正好对应一条经典周期轨道的长度,表明量子力学和经典力学的对应关系.     

浅谈拉普拉斯-隆格-楞次矢量

介绍了拉普拉斯-隆格-楞次矢量在经典力学、广义相对论以及量子力学中的应用.利用该矢量在经典和量子开普勒问题中的守恒性,可以不求解运动方程而直接得到系统的重要性质,如轨道方程、能量本征值等;广义相对论对牛顿引力的修正会破坏该矢量的守恒性,而它随时间的演化方程,也可以完全决定轨道进动角和光线在引力场中的偏移.这些都说明,拉普拉斯-隆格-楞次矢量是反应系统动力学对称性的一个基本物理量,将其引入大学物理教学是十分有意义的.     

磁场中三维各向异性谐振子哈密顿量的对角化

当三维各向异性谐振子处在一个任意方向的磁场中后,谐振子之间出现耦合.这些耦合谐振子的海森伯运动方程能够写成类似于薛定谔方程的形式.通过一定的变换可以使海森伯运动方程解耦合,利用这些结果也可以使哈密顿量对角化,进而得到系统的能量本征值和体系的本征态.同时给出了坐标和动量的矩阵元以及量子涨落.     

腔光子-自旋波量子耦合系统中各向异性奇异点的实验研究

通过耦合三维微波腔中光子和腔内钇铁石榴石单晶小球中的自旋波量子形成腔-自旋波量子的耦合系统,并通过精确调节系统参数在该实验系统中观测到各向异性奇异点.奇异点对应于非厄米系统中一种特殊状态,在奇异点处,耦合系统的本征值和本征矢均简并,并且往往伴随着非平庸的物理性质.以往大量研究主要集中在各向同性奇异点的范畴,它的特征是在系统参数空间中沿着不同参数坐标趋近该奇异点时具有相同的函数关系.在这篇文章中,主要介绍实验上在腔光子-自旋波量子耦合系统中通过调节系统的耦合强度和腔的耗散衰减系数两条趋近奇异点的路径而实现了各向异性奇异点,具体分别对应于在趋近奇异点时,本征值的虚部的变化与耦合强度和腔的衰减系数的变化会有线性和平方根不同的行为.各向异性奇异点的实现有助于基于腔光子-自旋波量子耦合系统的量子信息处理和精密探测器件的进一步研究.     

正方体量子台球的半经典分析(英文)

近几年,量子台球问题引起人们的广泛兴趣.以前有很多对二维量子台球做过研究,相对于二维台球来说,三维台球更接近实际体系.本文以三维正方体量子台球为例,利用半经典闭合轨道理论计算了正方体量子台球中的经典开轨道,并研究量子谱函数与经典轨道长度之间的对应关系,发现他们之间对应的很好.这将有助于我们分析开放型量子台球中输运性质问题.利用这种方法物理图像清晰,计算量小并且可以帮助理解一些混沌体系的性质.这是半经典理论为联系量子力学与经典力学起桥梁作用的又一证明.     

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     

量子混沌研究中的几个疑难问题

本文对量子混沌研究中的几个疑难问题进行了讨论,着眼于量子体系状态的整体性质,从量子正则变换不变性质的破坏来阐明量子混沌运动的发生,指出量子混沌与经典混沌间存在着明确的对应． Puzzles in studies of quantum chaos are discussed. From the view of global properties of quantum states, it is clarified that quantum chaos originates from the break-down of invariant properties of quantum canonical transformations. There edest precise correspondences between quantum and claedcal chads.     

非线性三能级体系的绝热朗道-齐纳隧穿

研究了绝热条件下非线性三能级体系的朗道-齐纳隧穿.通过研究体系的本征值和本征态，发现当非线性不是很强时，三个能级的结构与线性情况相似，但中间能级所对应本征态的性质分段，这种分段导致绝热定理被破坏，引起所谓的绝热隧穿现象.由于本征态的不稳定性，造成隧穿率的混乱.当非线性较强时，能级结构发生非常复杂的扭曲，使绝热定理被更加严重地破坏.还讨论了这个模型在三势阱波色-爱因斯坦凝聚体系中的可能应用. 关键词： 三能级 朗道-齐纳隧穿 隧穿率     

阶梯算符本征态下介观电子谐振腔的量子效应

基于电荷取分立值的事实,运用阶梯算符的性质,计算电荷、电流以及能量的量子涨落,研究介观电子谐振腔的量子效应.结果表明,计及电荷量子化的事实,在阶梯算符本征态下介观电子谐振腔中电流的量子涨落为零,而电荷与能量的量子涨落不为零,分别与电荷的量子化性质有关,大小决定于系统自感、电容、栅压和形状因子以及状态参量等因素.     

轴对称变形核中配对粒子态的构成

量子多粒子体系的配对粒子态的构成与体系对称性密切相关.轴对称变形核中的配对粒子态可有三种构成方式,即单极对,±Ω和Signature对,分别是(J2,J3),J3,和(J32,R1(π))的共同本征态.在只计及对力时,三种形式的对力得出的能谱完全相同,常被等价地混用.但在推转壳模型中,由于三种配对态在空间转动下的性质不尽相同,能谱及有关性质随ω的变化将有不同程度的差异.     

规范势下正方形格点超导量子比特电路中的量子态输运

借助于电感型耦合器产生人造规范势(有效磁通),本文研究了正方形传输子量子比特模型中的量子态输运性质.理论计算发现,单粒子本征态与单空穴本征态具有相同的本征能谱,并且相同能量下,两者的平均粒子流与平均空穴流受有效磁通正弦调制后互为相反数.当初态为占据一个格点的单粒子与单空穴时,如果系统时间反演对称(有效磁通为4π的整数倍),单粒子与单空穴的含时波函数各分量相等,否则不等.分析证明,以上计算结果是由于对体系哈密顿量的粒子-空穴操作等价于对其做时间反演.此外还发现,有效磁通为π时,单粒子或单空穴只在初始比特与两个相邻比特之间输运,有效磁通为0时,单粒子或单空穴通过两个相邻比特输运到对角比特,然后再反向输运;无论有效磁通如何取值,两者具有相同的平均(粒子或空穴)流和格点占据概率.     

两量子比特系统中相互作用对高阶奇异点的影响

近年来,与环境耦合的非厄米开放系统成为人们研究的热点.非厄米体系中的奇异点会发生本征值和本征态的聚合,是区分厄米体系的重要性质之一.在具有宇称-时间反演对称性的体系中,奇异点通常伴随着对称性的自发破缺,存在很多值得探究的新奇物理现象.以往的研究多关注无相互作用系统中的二阶奇异点,对具有相互作用的多粒子系统,及其中可能出现的高阶奇异点讨论较少,特别是相关的实验工作尚未见报道.本文研究了具有宇称-时间反演对称性的两量子比特体系,证明了该体系中存在三阶奇异点,并且量子比特间的伊辛型相互作用能够诱导体系在三阶奇异点附近出现能量的高阶响应,可通过测量特定量子态占据数随时间的演化拟合体系本征值的方法来验证.其次通过探究该体系本征态的性质,展示了奇异点的态聚合特征,并提出了利用长时间演化后稳态的密度矩阵验证态聚合的方法.此外,还将理论的两量子比特哈密顿量映射到两离子实验系统中,基于¹⁷¹Yb~+囚禁离子系统设计了实现和调控奇异点,进而验证三阶响应的实验方案.这一方案具有极高的可行性,并有望对利用非厄米系统实现精密测量和高灵敏度量子传感器提供新的思路.     

关于测不准关系的渊源的评述

在1926年夏天,量子理论的情况可以用两句话来表征:矩阵力学与波动力学在数学上的等价性已为薛定谔阐明,其数学方案的一致性(consistency)是很难怀疑的;但关于这一理论的物理解释却仍然争论得很厉害.薛定谔遵循德布罗意原来的思想,试图把“物质波”与电磁波相比,把它看成是三维空间中的实在的、可测量的波.因此,他倾向于讨论位形空间(configuration space)是三维(单粒子体系)的那些情况,并且希望量子理论中的那些“不合理的”(irration-al)性质,特别是量子“跳跃”(quantum jump),能够在波动力学中完全避免掉.一个体系的定态被定义为驻波,体…     

质心坐标系中分数量子Hall效应体系的能量本征值

本文在质心坐标系中讨论了分数量子Hall效应的少粒子体系。推导了一个适用于任意电子数的对体系电子角动量的可能组合加以限制的关系式。利用这一约束条件,体系哈密顿量的本征方程阶数大大削减,从而减少了数值计算的工作量。进一步,我们在质心坐标系中计算了当前计入正电背景影响用得较多的均匀正电背景模型和局域电中性模型的能量本征值作了数值计算。 关键词：