量子计算机硬件设计取得进展

具有自旋角动量的粒子的行为就像微小的磁棒 ,可在外磁场作用下取向 .传统的电子器件如晶体管只应用了电子的电荷进行工作 .物理学家们相信 ,开发粒子如电子和原子核的自旋 ,可发展出高效率的“自旋电子学系统” .目前 ,斯梅特 (Ｓｍｅｔ)和他的同事们已将这种器件的研究向前推进了一步 .他们发现在砷化镓半导体中 ,电子和原子核的自旋可由门电压予以控制 .这就与传统的晶体管中门电极控制半导体中电子的流动类似 .该研究组先以强磁场将所有电子的自旋取向后 ,再将整个装置降温到 2 0ｍＫ .通过调整磁场与门电压 ,斯梅特和他的同事们发现他…     

一维亚铁磁混合自旋链的磁特性的Monte Carlo模拟

基于一维自旋链模型，采用Monte Carlo方法对具有反铁磁相互作用的自旋一I和自旋-3／2交替混合的亚铁磁系统进行模拟计算，研究单离子各向异性对系统磁特性的影响．模拟结果发现：基态时系统的磁化强度在外加磁场作用下呈现出阶梯状，并获得了自旋-1和自旋-3／2交替混合的亚铁磁系统相图．最后，通过对系统能量和自旋组态的研究，解释了该系统中出现的阶梯效应和相图．     

自旋极化的原子核表面谱法

利用极化的原子束可以获得自旋极化的原子核．研究极化核和表面的相互作用，可以探测表面的电磁场分布．这是八十年代发展起来的一种新技术，称为自旋极化的原子核表面谱法．应用这一技术，能直接描述表面的电场梯度，从而知道表面电荷的微观细节，既能分析表面结构，又可利用来研究表面动力学机制．本文介绍了自旋极化的原子核表面谱学的理论，以及三种典型的实验，即核自旋弛豫实验、核能级混合实验和核磁共振实验．阐明实验的原理、方法和结果，井讨论了该技术将来发展的方向．     

用"符号判断法"解磁场中原子衰变问题

一个静止原子核在磁场中发生天然衰变，衰变出粒子和反冲核在磁场中的运动轨迹如图1所示．它们的轨迹半径之比为44，求发生衰变的原子核的原子序数．     

核磁共振及其应用

 具有磁矩的粒子（如原子、电子、原子核等）在磁场中形成若干分立的能级（即塞曼能级）,在适当的交变电磁场作用下,可以激发粒子在这些能级之间的共振跃迁,这就是磁共振现象。1945年哈佛大学的伯塞尔和斯坦福大学的布洛赫所领导的两个小组同时独立设计、独立实验观察到核磁共振（简称NMR）现象,此后,已取得令人瞩目的进展,NMR技术已成为探索物质微观结构和运动状态的重要手段。现在核磁共振技术在物理、化学、生物、医学等领域都获得了非常广泛的应用。 根据量子理论,原子核磁矩μ_I和自旋角动量P_I有下列关系: P_I=2^{1/-I（I+1）}·h （1） μ_I=γP_I=γ2⁽1/I（I+1）·h （2） 其中γ是核的旋磁比,I为核的自旋量子数,对于自旋量子数为I的核,它的自旋角动量在外磁场B方向的投影P_z中能取以下数值.     

赝形InGaAs/InAlAs渐变异质结中的 零磁场自旋分裂

在赝形渐变ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ异质结的二维电子气中,发现了自旋方向向上的电子和自旋向下的电子在零磁场下存在着自旋分裂．利用ＳｈｕｂｎｉｋｏｖｄｅＨａａｓ振荡研究了异质结中的自旋分裂行为,通过振荡中的拍频现象,发现了零磁场下的自旋分裂量为８７６ｍｅＶ．     

基于散射实验极化靶的2.5T/1.3K的动态核极化(DNP)系统的开发

动态核极化法(Dynamic Nuclear Polarization, DNP)是利用热平衡下的电子在磁场中的高自旋极化率转移到原子核自旋的技术,从而极大的提高原子核自旋极化率。多种动态极化靶材料已广泛的用于自旋物理散射实验。本文介绍一种简单实用,共同开发的日本山形大学DNP系统,包括超导磁场,氦4蒸发恒冷器,微波系统以及NMR核磁共振检测系统,测得中子靶材料氘带丁醇(D-butanol)中氘核的极化率在2.5T/1.3K达到+6.5%。     

基于散射实验极化靶的2.5T/1.3K的动态核极化(DNP)系统的开发

动态核极化法(Dynamic Nuclear Polarization,DNP)是利用热平衡下的电子在磁场中的高自旋极化率转移到原子核自旋的技术,从而极大的提高原子核自旋极化率.多种动态极化靶材料已广泛的用于自旋物理散射实验.本文介绍一种简单实用,共同开发的日本山形大学DNP系统,包括超导磁场,氦4蒸发恒冷器,微波系统以及NMR核磁共振检测系统,测得中子靶材料氘带丁醇(D-butanol)中氘核的极化率在2.5 T/1.3 K达到+6.5%.     

弱射频场存在下密度算符演化的描述

采用一种密度算符方法描述弱射频场存在下弱偶合自旋体系(I=1/2)的密度算符的演化,具体分析了自旋轻扰实验和显示自旋为1/2的原子核旋量特性的实验。     

核磁共振技术在生物研究中的应用

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法.当自旋量子数不为零的原子核处于外磁场中时,会引起能级的Zeeman分裂.若再施加能量等于Zeeman能级差的射频场,则会诱发原子核自旋的共振跃迁,这种现象即为核磁共振.核自旋的共振频率与原子的类型有关,且受原子所处化学和物理环境的影响.此外,NMR能量较低,不会影响探测对象(常为分子)的状态.因此,NMR能够在无损条件下提供多种具有原子和分子分辨的物质组成、结构、形态、动态变化等丰富信息.     

Rb晕带signature反转的机理

将角动量投影壳模型应用到84Rb核，对组态为πg9/2νg9/2的正宇称晕带和组态为π(p3/2,f5/2)νg9/2的负宇称晕带理论计算和实验结果进行了比较，特别是对正宇称晕带中的signature反转机理进行了探讨.角动量投影壳模型计算显示正宇称晕带中的signature反转是原子核随自旋增加形状发生变化的信号，其间原子核从低自旋的长椭球通过三轴形变变到高自旋的扁椭球.此外，还确定了此两带的原子核形状.     

混合自旋XY系统热纠缠的研究

本文研究了两格点、三格点以及四格点混合自旋（1／2,1）XY系统的热纠缠,通过数值计算,探讨了纠缠随温度和外磁场的变化关系．发现在外磁场不存在或比较弱的情况下,纠缠随着温度的升高单调减小．对于两格点和四格点系统,不论是铁磁还是反铁磁情况,纠缠都在同一临界温度下消失,并且这一临界值不受外磁场变化的影响．对于三格点系统,临界温度也不受外磁场的影响,但是铁磁情况下系统的临界温度高于反铁磁情况．在温度极低的环境中,纠缠在一定的磁场范围内形成稳定的平台,但是当磁场强度超过某一临界值时,纠缠完全消失．本文还对混合自旋和单一自旋系统的热纠缠进行了对比分析,发现在混合自旋系统中存在多层次的能级交错现象．     

二维带电自旋-1/2费米气体的磁性质

通过引入描述电荷-磁场和自旋-磁场相互作用竞争关系的自旋因子,研究了磁场和简谐势阱双重约束的二维带电自旋-1/2费米气体的磁性质.结果表明,当自旋因子很小时,系统显示出抗磁性,随着自旋因子的进一步增大,系统逐渐转变为顺磁性.自旋因子的临界值将磁化强度划分为抗磁性区和顺磁性区,临界值随磁场和温度的增大仅发生微小的改变.     

匀强磁场与简谐势阱中的低维荷电自旋-1玻色气体

采用截断求和法和半经典近似,以二维理想玻色气体为例,研究了磁场和简谐势阱中低维荷电自旋-1玻色子的相变及磁性质．结果表明,电荷-磁场和自旋-磁场作用的竞争导致玻色-爱因斯坦凝聚临界温度随磁场的增大先略微上升后缓慢下降．截断求和法能够有效的改进半经典近似的不足．最后,讨论了磁化强度由抗磁性到顺磁性的转变及自旋因子临界值随磁场和温度的变化．     

原子辐射的偏振性

置于磁场中的受激原子所发射的光是偏振光,光的偏振性与发射的方向有关.沿磁场方向发射的光是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光;沿垂直于磁场方向发射的光是在磁场方向上线偏振的光和在垂直于磁场方向上线偏振的光.我们以原子从初态L=1到末态L=0跃迁的辐射为例,说明原子辐射的偏振性. 原子的辐射过程是发射光子的过程.光子带有一定的能量、动量和自旋角动量(自旋角量子数为1).原子发射光子的过程必须满足相应的守恒定律.原子辐射的偏振性正是由角动量守恒定律所决定的. 取磁场方向为Z轴,初态L=1的原子角动量相对于Z轴有三个取向,磁量子数M一十…     

自旋阀中电流诱导磁化翻转行为的研究

通过实验研究了一种特殊的反对称自旋阀结构．研究发现,随着外加磁场的增大,该结构纳米器件表现出了一种由“逆CIMS”向“正常CIMS”的转变．这种现象是因为：该反对称自旋阀在不同的外加磁场下有不同的磁化取向,因而引起不同的CIMS行为． 关键词： CPP ESPV CIMS     

长程阻错的统计物理理论

一个无序自旋玻璃系统可能有许许多多能量最小态或基态构型．有些格点的自旋可能在所有这些基态中都只取同一个值（这种情况称为自旋凝固）．也有另外一种情况出现，即某些格点在一部分基态中自旋取向上而在其余的基态中自旋向下；这样的格点称为未凝固的格点．本文的工作表明，2个或多个未凝固的格点，虽然每个格点的自旋都随着基态的不同而改变，但是有可能某一些特定的自旋取向组合不会出现于任何一基态构型中．这种现象称为长程阻错．本文提出一个新的长程阻错序参量R来定量刻划这种现象，并将这一统计物理理论用于图的最小覆盖和K—SAT等组合优化问题．     

HgMnTe磁性二维电子气自旋-轨道和交换相互作用研究

通过分析不同温度下HgMnTe磁性二维电子气Shubnikov-de Hass（SdH）振荡的拍频现象，研究了量子阱中电子自旋 轨道相互作用和spd交换相互作用.结果表明：（1）在零磁场下，电子的自旋 轨道相互作用导致电子发生零场自旋分裂；（2）在弱磁场下，电子的自旋-轨道相互作用占主导地位，并受Landau分裂和Zeeman分裂的影响，电子的自旋分裂随磁场增加而减小；（3）在高磁场下，电子的spd交换相互作用达到饱和，电子的自旋分裂主要表现为Zeeman分裂.实验证明了当电子的Zeeman分裂能量与零场 关键词： 磁性二维电子气 Zeeman分裂 Rashba自旋分裂     

核子自旋的来源

在美国Thomas Jefferson国家加速器装置(Jlab)上工作的一个研究组确定了质子中夸克自旋的取向．简单地讲，自旋可以看作是指向一定方向并具有一定强度的微小的磁棒，有关夸克自旋的信息可以提供在核子中夸克如何分布的细节．     

磁场诱导的TmFeO3单晶自旋重取向

TmFeO₃具有磁光效应、多铁性和自旋重取向等丰富的物理特性,在凝聚态物理和材料物理领域具有重要的研究价值.本文利用时域太赫兹低温磁光谱,研究TmFeO₃单晶在1.6 K温度下自旋共振频率随外加磁场的变化规律,并表征其内部复杂的相互作用.结果表明,随磁场增加TmFeO₃单晶的准铁磁共振向高频移动,而准反铁磁共振在临界磁场(2.2—3.6 T)转变为准铁磁共振,通过磁结构分析和理论拟合,证实单晶磁矩发生了磁场诱导的自旋重取向.本研究有助于深入理解稀土正铁氧体在外磁场、温度场综合作用下,内部磁结构的调控机制,开发相关的自旋电子学器件.