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.     

氢负离子在梯度电场中光剥离的波包动力学研究

利用含时微扰论和闭合轨道理论相结合的方法, 给出了氢负离子在梯度电场中自关联函数的计算公式, 并且对体系的自关联函数进行了计算和分析. 重点探讨了激光脉冲的宽度、梯度电场中背景电场强度及电场梯度对氢负离子体系的自关联函数的影响. 研究结果表明, 当激光脉冲的脉冲宽度较短, 远小于剥离电子的闭合轨道的周期时, 量子波包的回归现象显著, 自关联函数中会出现一系列比较明显的回归峰, 这是由于沿闭合轨道返回的电子波包和出射的电子波包之间产生干涉形成的. 但是随着激光脉冲宽度的增加, 量子波包的回归现象减弱. 当脉冲宽度和闭合轨道的周期相差不是很大时, 自关联函数中的回归峰逐渐变宽, 振荡渐趋平缓, 相邻的峰之间发生相互干涉, 从而导致对应关系消失. 除此之外, 我们还发现梯度电场中背景电场强度和电场梯度对体系的自关联函数也会发生显著的影响. 随着背景电场强度和电场梯度的增加, 剥离电子的闭合轨道的周期变短, 自关联函数中回归峰的个数逐渐增加, 量子回归现象增强. 因此, 我们可以通过改变脉冲的宽度、外加电场强度的大小对氢负离子发生光剥离的自关联函数进行调控. 我们的结果对于实验研究原子或离子体系在外场中的波包动力学性质可以提供一定的参考价值.     

半圆和四分之一圆二维弹子球的量子谱分析

采用近来提出的量子谱函数,我们把闭合轨道理论应用到半圆和四分之一圆弹子球系统,这种量子谱函数的傅利叶变换包含了连接任意两点的许多经典轨道的信息.计算表明量子谱的傅立叶变换和经典轨道的长度符合的很好.从这两个体系可以看出半经典理论为经典和量子力学提供了很好的桥梁作用.     

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     

一般幂指数中心势作用下的波包回归和部分回归

利用WKB近似和自关联函数方法,我们研究了一般幂指数中心势V(r)=γrk (-20)作用下波包的回归和部分回归.对于排斥势(γ>0, k>0), 势是一长程势,量子化能级结构中只有一个量子数,波包的回归结构和一维幂指数势的情况类似.这一结果表明能级结构相同的体系具有相同的波包回归结构.对于吸引势,能级结构中有两个量子数, 当 k取不同的值时,波包的回归结构不同.对于库仑吸引势,波包回归和部分回归出现;但是对于其它的k值, 经过一段时间后,波包出现坍塌.本文的研究对于探讨里德堡原子和分子中电子运动的经典极限提供了一个新的方法.     

圆环弹子球量子谱的衍射效应

采用开轨道的量子谱函数,对二维圆环弹子球体系进行了量子谱分析,根据内环半径（f=R_in/R_out）的不同取值,分别计算了相应的量子谱函数的傅里叶变换谱.结果表明,量子峰的位置和粒子运动的经典轨道长度符合得很好,半经典的闭合轨道理论给予了很好的解释;但是随着内环半径的减小,尤其在内环的线度和de Broglie波长可比拟时,量子峰的性质发生了本质性的变化,其特征类似于光学中的衍射图样,这正是由于内环的衍射效应所引起的,非常符合具有波动性的Fresnel-Kirchhoff衍射定理.本文的计算为研究量子台球体系的动力学性质和微腔输运问题提供了理论基础,同时也为研究晶体衍射、光谱分析等提供了一种新的理论方法. 关键词： 圆环弹子球 量子谱函数 傅里叶变换 衍射效应     

H-在金属面附近光剥离的波包动力学研究

利用波包演化和自关联函数方法对H^-在金属面附近光剥离的波包动力学进行了研究.结果表明,金属面附近光剥离电子的波包演化和回归结构与H^-到金属面的距离、激光脉冲的脉冲宽度和初始动量都有一定的关系.因此,可以通过改变离子表面距离和激光脉冲的参数对光剥离电子的动力学性质进行调控研究.除此之外,光剥离电子的镜像态寿命对波包的演化和自关联函数也会产生一定的影响:考虑镜像态寿命的影响时,随着时间的演化,波包概率密度的振幅逐渐减小,波包整体上有明显的衰减,寿命对波包演化过程中的干涉有削弱的作用;通过对电子波包的自关联函数研究,发现无限长寿命的电子波包有很好的量子回归现象,而当考虑寿命因素后光剥离电子波包随着时间的演化会发生周期性的坍塌和扩散,经过一段时间后,该回归现象消失.本文的理论研究可以为表面附近电子波包动力学的实验研究提供一定的参考价值. 关键词： 波包 演化和回归 自关联函数 金属面     

一般幂指数中心势作用下的波包回归和部分回归

利用WKB近似和自关联函数方法,我们研究了一般幂指数中心势V(r)=rk (-20)作用下波包的回归和部分回归。对于排斥势(>0, k>0), 势是一长程势,量子化能级结构中只有一个量子数,波包的回归结构和一维幂指数势的情况类似。这一结果表明能级结构相同的体系具有相同的波包回归结构。 对于吸引势,能级结构中有两个量子数, 当 k取不同的值时,波包的回归结构不同。对于库仑吸引势,波包回归和部分回归出现; 但是对于其它的k值, 经过一段时间后,波包出现坍塌。本文的研究对于探讨里德堡原子和分子中电子运动的经典极限提供了一个新的方法。     

量子相空间中对称受驱双势阱系统的量子隧穿动力过程

本文以纠缠轨线分子动力学方法研究对称受驱双势阱系统的量子隧穿动力学过程.驱动力的幅度和频率改变将对量子隧穿动力学过程产生巨大的影响,这为人们自主控制这一重要的过程提供理论基础.当体系的经典动力学呈现混沌状态时,它的量子动力学过程将发生显著的变化.在强驱动力作用下,双势阱系统的量子共振频率隧穿和非共振频率隧穿因为混沌行为的出现明显增强.通过对比相空间中具有相同初始态的纠缠轨线和经典轨线演化,我们给出量子隧穿过程清晰的物理图像.最后,我们讨论量子隧穿动力学过程中体系不确定度的演化和反映波包动力学过程的自关联函数演化.     

一维受迫谐振子量子运动的经典特性

对经典一维受迫谐振子量子化,求解量子化后体系的时间演化算符.应用相空间准概率分布函数,研究了体系的量子特性.研究结果表明,初始为真空态,经过时间演化,系统波函数是一个二维高斯波包;波包中心的振幅和相位受到作用力的调制,成为调幅、调相波,波包中心的运动与经典受迫谐振子的运动形式相同.     

Quantum Mechanical Analysis of the Equilateral Triangle Billiard: Periodic Orbit Theory and Wave Packet Revivals

Using the fact that the energy eigenstates of the equilateral triangle infinite well (or billiard) are available in closed form, we examine the connections between the energy eigenvalue spectrum and the classical closed paths in this geometry, using both periodic orbit theory and the short-term semi-classical behavior of wave packets. We also discuss wave packet revivals and show that there are exact revivals, for all wave packets, at times given by T_rev=9μa²/4?π where a and μ are the length of one side and the mass of the point particle, respectively. We find additional cases of exact revivals with shorter revival times for zero-momentum wave packets initially located at special symmetry points inside the billiard. Finally, we discuss simple variations on the equilateral (60°-60°-60°) triangle, such as the half equilateral (30°-60°-90°) triangle and other “foldings,” which have related energy spectra and revival structures.     

Fisher information,nonclassicality and quantum revivals

Wave packet revivals and fractional revivals are studied by means of a measure of nonclassicality based on the Fisher information. In particular, we show that the spreading and the regeneration of initially Gaussian wave packets in a quantum bouncer and in the infinite square-well correspond, respectively, to high and low nonclassicality values. This result is in accordance with the physical expectations that at a quantum revival wave packets almost recover their initial shape and the classical motion revives temporarily afterward.     

Phase control of rotational wave packets and quantum information

Lasers can create rotational wave packets in gas-phase molecules which periodically revive as field-free, aligned distributions. We control the wave packet evolution with relatively weak laser pulses at fractional revivals which modify the phase between wave packet components. We demonstrate two phase control effects in oxygen: coherently switching revivals off and on, and doubling the revival frequency. When viewed as a quantum logic system, these effects correspond to a Hadamard and a T operation.     

Information Entropy to Probe Revivals in Dynamical Systems

It is shown that sum of information entropies in position and momentum space, quantifies the temporal information in wave packet dynamics of a dynamical system. Quantum fractional revivals are investigated on these bases in periodically driven Fermi-Ulam accelerator. It is observed that the entropic measure provides deeper insight of the wave packet dynamics for the long time evolution as compared with conventional autocorrelation function. It is shown that these revival times are not symmetric in driven situations and may lead to a random behavior.     

The quantum spectra analysis of the circular billiards in wells

We use a recently defined quantum spectral function and apply the method of closed-orbit theory to the 2D circular billiard system. The quantum spectra contain rich information of all classical orbits connecting two arbitrary points in the well. We study the correspondence between quantum spectra and classical orbits in the circular, 1/2 circular and 1/4 circular wells using the analytic and numerical methods. We find that the peak positions in the Fourier-transformed quantum spectra match accurately with the lengths of the classical orbits. These examples show evidently that semi-classical method provides a bridge between quantum and classical mechanics.