对称双势阱玻色-爱因斯坦凝聚系统在周期驱动下的动力学相变及其量子纠缠熵表示

研究了在对称双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系粒子间相互作用项上外加周期调制而引起的系统动力学相变，特别地研究了该系统通向混沌的相变过程.发现在一定驱动参数下，当外加调制频率与系统固有频率达到共振时，相平面会出现不稳定性现象，即混沌.在混沌区域，粒子在各量子态随机分布，平均布居数差在零附近波动.特别地，研究表明，混沌现象的出现可以用量子纠缠熵来表征，混沌现象出现时，两种平均纠缠熵都趋于它们的最大值.     

玻色-爱因斯坦凝聚体系中的混沌隧穿行为

研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统在外加周期调制下的混沌相变过程,着重讨论了混沌现象对BEC系统隧穿的影响.当外加调制频率与系统固有频率达到共振时,相平面会出现不稳定现象,即混沌现象.在量子情况下,研究了系统的Husimi函数随时间的演化.研究发现：当混沌现象出现时,系统中粒子间相互作用增大,使得混沌区域扩大,进而引起混沌辅助隧穿程度的变化. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 混沌 隧穿     

玻色-爱因斯坦凝聚体自囚禁现象的动力学相变及其量子纠缠特性

研究了量子涨落对自囚禁现象的影响.采用玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)两模模型进行研究，发现有限粒子BEC系统自囚禁现象的发生同样存在临界现象，但是由于量子涨落的影响使得这个临界现象变得模糊，并且粒子数越小量子涨落的影响越明显.为了更加明确地描述有限粒子系统的自囚禁现象，通过系统各态平均占有概率的熵(简称平均熵)和平均纠缠熵来刻画自囚禁现象，并讨论自囚禁现象发生前后系统的纠缠特性. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚(BEC) 自囚禁 纠缠熵     

双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系的自俘获现象及其周期调制效应

研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系(BEC)的自俘获现象(self-trapping). 在平均场近似下通过相平面(phase space)分析的方法研究了两种自俘获的机理：1)势阱中的粒子数在平衡位置附近振动，而相对相位随时间单调变化(running-phase); 2) 势阱中的粒子数和相对相位都在平衡点附近振动. 研究了周期调制场对自俘获现象的影响，发现发生自俘获现象的相变参数能够被周期场非常有效的调制，从而在弱相互作用BEC体系中也可以观察到自俘获现象. 还研究了多体量子涨落对自俘获现象的影响，讨论了在现有的实验条件下对凝聚体自俘获现象进行观察和周期调制. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 自俘获 双势阱 周期调制     

玻色-费米超流混合体系中的相互作用调制隧穿动力学

研究了玻色-费米超流混合体系中的相互作用调制隧穿动力学特性,其中玻色子位于对称双势阱中,费米子位于对称双势阱中心的简谐势阱中.采用双模近似方法得到描述双势阱玻色-爱因斯坦凝聚的动力学特性方程组,并将其与简谐势阱中分子玻色-爱因斯坦凝聚的Gross-Pitaevskii方程进行耦合.通过对不同参数下玻色-费米混合体系中的隧穿现象进行数值研究,发现简谐势阱中费米子与双势阱中玻色子的相互作用使双势阱玻色-爱因斯坦凝聚的隧穿动力学特性更加丰富.不但驱使双势阱中玻色-爱因斯坦凝聚从类约瑟夫森振荡转变为宏观量子自囚禁,而且宏观量子自囚禁表现为三种不同的形式:相位与时间呈负相关并随时间单调减小的自囚禁、相位随时间演化有界的自囚禁以及相位与时间呈正相关并随时间单调增大的自囚禁.     

三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的开关特性

应用平均场近似的方法,研究了弱耦合的三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的开关效应.当粒子置于左阱时,可以通过在中间势阱中加入少量粒子控制左阱粒子向右阱的隧穿,从而呈现出明显的导通与截止行为.对中间势阱的深度和相对相位的影响也进行了讨论,并指出了该理论模型的一些潜在应用前景. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 开关效应 三势阱 平均场近似     

玻色-爱因斯坦凝聚的相变特征

研究玻色-爱因斯坦凝聚的相变特征，证明了粒子间存在弱排斥相互作用的玻色系统的玻色-爱因斯坦凝聚是二级相变。     

旋转受限相互作用玻色系统的相变温度及基态粒子占据率

利用局域密度近似(LDA)导出了简谐势阱中存在弱相互作用的旋转玻色气体发生玻色-爱因斯坦凝聚时的粒子数、相变温度和基态粒子占据率的解析表达式,探讨了粒子间相互作用对相变温度和基态粒子占据率的影响.计算表明,当粒子间的相互作用消失时,所有解析结果均能够与无相互作用的旋转理想玻色气体获得很好的一致.     

二维玻色-爱因斯坦凝聚中孤立波的调制不稳定性

研究了盘状势阱中二维玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的孤立波. 在平均场理论下, 由BEC所满足的Gross-Pitaevkii方程出发导出了二维BEC所满足的非线性Schrödinger方程. 从该方程出发, 研究单组分常振幅二维BEC(单组分常振幅 BEC)的调制不稳定性, 得到了该系统相应的增长率. 关键词： 孤子 不稳定性 玻色-爱因斯坦凝聚     

玻色-爱因斯坦凝聚系统中原子的空间混沌分布

研究了非对称周期势阱中玻色-爱因斯坦凝聚原子的空间混沌分布结构. 在凝聚体相位为常数的情况下, 凝聚体内部不存在原子流,凝聚原子的空间分布结构可以用一个无阻尼双驱动Duffing方程描述. 理论分析给出了原子间呈排斥作用系统的Mel'nikov混沌判据.数值模拟结果显示,化学势的增大能够对原子混沌分布产生明显的抑制作用,甚至使混沌完全消失. 对于原子间呈吸引作用的系统,在一定参数条件下,调节光格势强度比可以使凝聚原子由周期状态进入到空间混沌分布状态,随着化学势的增大这种空间混沌分布被完全抑制. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Mel'nikov函数 混沌     

Experimental study on chaos generation in an all-fiber erbium-doped fiber ring laser with a Mach-Zehnder interferometer

We experimentally study the chaotic behaviors in a compact all-fiber erbium-doped fiber ring laser （ED-FRL） with an added Mach-Zehnder interferometer （MZI） by using a phase-modulation method. A piezo-electric ceramic transducer （PZT） is incorporated in the MZI to introduce single-frequency phase modulation. The coexistence of intermitteney and period-doubling bifurcation routes to chaos in the EDFRL system is observed by adjusting the modulation frequency or the phase modulation depth in the experiment. In addition, the EDFRL presents irregular multi-longitudinal-mode oscillation with a definite linear polarization when operating at intensity chaos state.     

Generation of higher degree chaos by controlling harmonics of the modulating signal in EDFRL

Erbium doped fiber ring lasers (EDFRL) are being used to generate optical chaos for secure communication by modulating the cavity loss/pump power or exploiting nonlinearities. The security level in chaotic communication depends on degree of chaos quantified by the Lyapunov exponent and its variability which is determined by the number of tuneable system parameters which were limited to five main parameters, i.e. modulation index, modulation frequency, pump power, cavity gain and loss. In this study we have increased the number of tuneable parameters using square, triangular and sum of harmonics waveforms. We have analysed the effect on degree of chaos of phase and duty cycle of square modulating signal with gradual addition of harmonics. For the given cavity parameters, the Lyapunov exponents can be increased by more than fifteen times using square wave modulating signal and a duty cycle of 60%. The electrical parameters identified make generation of new chaotic sequences more flexible in a field deployed EDFRL chaotic system.     

Entanglement production in quantized chaotic systems

Quantum chaos is a subject whose major goal is to identify and to investigate different quantum signatures of classical chaos. Here we study entanglement production in coupled chaotic systems as a possible quantum indicator of classical chaos. We use coupled kicked tops as a model for our extensive numerical studies. We find that, in general, chaos in the system produces more entanglement. However, coupling strength between two subsystems is also a very important parameter for entanglement production. Here we show how chaos can lead to large entanglement which is universal and describable by random matrix theory (RMT). We also explain entanglement production in coupled strongly chaotic systems by deriving a formula based on RMT. This formula is valid for arbitrary coupling strengths, as well as for sufficiently long time. Here we investigate also the effect of chaos on the entanglement production for the mixed initial state. We find that many properties of the mixed-state entanglement production are qualitatively similar to the pure state entanglement production. We however still lack an analytical understanding of the mixed-state entanglement production in chaotic systems.     

Dicke模型的量子经典对应关系

非旋波近似条件下Dicke模型表现为量子混沌动力学特征.在详细考察Dicke模型经典相空间结构特点的基础上,采用经典-量子"一对多"的思想,即经典相空间中的一点对应于量子体系两个初始相干态的演化,利用对两个初态量子纠缠动力学演化取统计平均的方法,得到了与经典相空间对应非常好的量子相空间结构.数值计算结果表明:经典混沌有利地促进系统两体纠缠的产生,平均纠缠可以作为量子混沌的标识,利用平均纠缠可以得到一种较好的量子动力学与经典相空间的对应关系. 关键词： Dicke模型 非旋波近似 量子混沌 经典量子对应     

玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制

提出一种实现玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制方法——周期信号驱动法.数值模拟结果表明,用小的周期信号控制系统,采用恰当的调制相位和强度,只要满足系统的最大Lyapunov指数大于零即可实现不同的混沌轨道重构.调制相位在混沌轨道重构中起了很重要的作用. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 混沌反控制 小周期信号 Lyapunov指数     

光与物质相互作用系统中的量子Fisher信息和自旋压缩

Fisher信息是估计理论中的重要概念,最近发现与量子信息中的纠缠判据具有密切联系.非旋波近似条件下,Dicke模型经典相空间表现为混沌动力学特征.本文详细考察了Dicke模型描述的光与物质相互作用系统中量子Fisher信息和自旋压缩动力学特性.结果表明:在短时瞬态情况下,无论初态处于规则区域还是混沌区域系统均表现为纠缠性质;但在长时稳态情况下,初态处于规则区域时系统纠缠消失,而初态处于混沌区域时系统则一直存在纠缠.通过与系统自旋压缩动力学性质相比较,发现量子Fisher信息可以更有效地刻画量子混沌.进一步考察初态处于规则和混沌区域时系统密度矩阵和纯度的动力学演化特性,发现混沌导致系统退相干现象发生,说明量子Fisher信息对混沌更敏感.     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

量子阱激光器混沌相位控制同步以及编码研究

提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析. 关键词： 混沌 同步 通信 多量子阱激光器