腔光力学系统中的量子测量

腔光力学系统近年来迅猛发展, 在精密测量、量子传感等方面已展现出重要的应用价值. 特别是与微纳技术和冷原子技术结合后, 这一系统正发展成为研究量子测量与量子操控的理想平台. 本文首先综述腔光力学在量子测量, 尤其是量子测量基础理论研究方面的进展; 然后分析腔光力学系统中的量子测量原理; 最后介绍我们近来在这方面的研究进展, 并通过我们设计的一系列新颖的基于腔光力学系统的量子测量方案来具体展示该系统在量子测量、量子操控等方面的潜在应用.     

不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成。模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失。应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数。应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响。     

基于高通量计算筛选的金属有机骨架材料甲醛吸附性能

随着大量新型金属有机骨架（MOFs）吸附材料的出现,传统“试错式”的甲醛吸附剂研究方法具有效率低、周期长、成本高等问题.为实现高性能甲醛净化MOFs的快速研发,采用基于巨正则蒙特卡洛模拟（GCMC）的高通量计算筛选方法对2932种MOFs材料进行了甲醛吸附性能的快速评价.基于高通量计算筛选结果,我们挑选并制备出Y-BTC、ZnCar和Ni-BIC等3种对甲醛有较高吸附量的吸附剂,并采用粉末X射线衍射（PXRD）、比表面积分析（BET）对材料进行了表征.通过甲醛吸附实验,明确了筛选出的MOFs以及参照材料（Cu-BTC、活性炭）在甲醛初始浓度为100 mg/m³条件下的甲醛吸附量分别为0.38、0.25、0.11、0.08、0.06 mol/kg.同时,筛选出的吸附剂还具有良好的甲醛吸附循环利用性能.该结果表明筛选出的Y-BTC、ZnCar和Ni-BIC的甲醛吸附量均高于Cu-BTC和活性炭等参照吸附剂,证明了高通量计算筛选方法在指导甲醛吸附材料开发方面的有效性.     

有效质量法调控原子玻色-爱因斯坦凝聚体的双阱动力学

操控原子玻色-爱因斯坦凝聚体在双势阱中的动力学通常是通过改变势阱深度来实现,本文提出了一种基于调节原子有效质量的控制方案,可以在不改变双阱势的前提下操控凝聚体的双阱动力学.利用双模近似,本文解析地导出了超冷原子在双阱势中的隧穿强度和相互作用强度对有效质量的依赖关系,并基于平均场近似数值模拟了在有效质量调节下的凝聚体动力学演化,展示了隧穿振荡和自束缚等典型的双阱动力学行为.此外,本文的研究还发现,借助负有效质量效应,这一方案甚至可以等效地实现对负散射长度原子凝聚体双阱动力学行为的操控.