用F-G-H方法研究玻色-爱因斯坦凝聚体基态性质

用F-G-H方法数值求解描述BEC凝聚体的非线性薛定谔方程-Gross-Pitaevskii方程.研究总粒子数、粒子间相互作用、谐振频率和一般幂指数外势对玻色凝聚体粒子数密度分布、基态能量的影响.结果表明,增大幂指数外势、谐振频率,降低粒子间的排斥作用会增加凝聚体中心的粒子数密度、缩小凝聚体半径;增大总粒子数、谐振频率、粒子间的排斥作用和幂指数外势的指数会增大体系的基态能量;随着总粒子数增大,数值结果与托马斯-费米近似结果渐趋一致,托马斯-费米近似在大粒子数条件下是一种较好的近似方法,在粒子数有限时,结果与真实情形偏差较大,应采用数值解法.     

玻色-爱因斯坦凝的相位和干涉研究

玻色-爱因斯坦凝聚的相位是一个很基本又很重要的概念.一个凝聚体应该具有确定的相位,不同的凝聚体会具有不同的相位.为此,我们首先用量子相位算符计算了凝聚体相位的具体表达式,发现凝聚体的相位与时间有关,有初始相位,非相互作用能和粒子数决定.     

一个带阻尼项Josephson振动的半经典模型

在双势阱模型的基础上考虑了Josephson流与凝聚体的相互作用而引起的阻尼效应,得出相对粒子数Z(t)的表达式,并用一个简单的碰撞模型得出Josephson振动的振幅和能量及随时间呈指数衰减,以及凝聚体的质量越大,衰减越慢。     

玻色-爱因斯坦凝聚体干涉现象的数值模拟

采用含时非线性薛定谔方程的数值解法模拟了两种情况下玻色-爱因斯坦凝聚体的演化.一种是在初始状态中有两个包含粒子数差别很大、在空间上可区分的玻色-爱因斯坦凝聚体的情况;另一种是一个玻色-爱因斯坦凝聚体被外力一分为二后在自由空间及约束势阱中继续演化的情况. 关键词：     

谐振子势与高斯势的联合势阱中两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体的基态特性和自旋纹理

研究了两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体在谐振子势与高斯势的联合势阱中的基态特性和自旋纹理。通过托马斯-费米近似得到每组分凝聚体在相混合态时密度分布首次形成中心洞的临界旋转角频率,并根据旋转角频率与临界旋转角频率的关系,给出了两分量凝聚体的三种不同的基态密度分布:两个都是盘、一个是盘和另一个是环、两个都是环。对于相分离的情况,针对两分量粒子数严重不平衡的凝聚体分别作托马斯费米近似,解析地给出了两分量凝聚体的两种对称基态密度分布。同时研究了凝聚体在两分量的界面处形成的两种赝自旋纹理,它们分别是巨斯格明子和同轴双环斯格明子。     

N粒子玻色-爱因斯坦凝聚体最大纠缠态的最短制备时间

研究了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)N粒子体系在最短时间内制备最大纠缠态的相关规律.我们采用玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)两模模型进行研究,探讨了全同粒子系统粒子间相互作用参数c对制备最大纠缠态所需的最短时间的影响;进而讨论了制备最大纠缠态所需的最短时间tmin与系统粒子数N的关系,以及此时系统参数c的取值范围和特点.     

大N近似下玻色-爱因斯坦凝聚体中单个涡旋态的解

给出了大N近似下轴对称、扁椭球状玻色-爱因斯坦凝聚体在轴对 称各向异性谐振子势阱中单个涡旋态的一个近似解析波函数，并利用能量泛函变分的方法确 定了待定参数C与凝聚体总粒子数N和凝聚体形状因子λ的关系.C随N(或λ)的变化非常缓慢，在N和λ很大时，C趋于稳定值0.321646. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 GP泛函 涡旋态     

异核两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中暗孤子的形成及其性质

数值模拟准一维异核两组分玻色-爱因斯坦凝聚体在谐振子势阱中的运动,研究调制不稳定性条件(MI条件)下暗孤子的形成及其性质.在调制不稳定性条件下,凝聚体基态形成后,瞬间使组分间的相互排斥力变为相互吸引力,实时演化可以形成暗孤子.对各组分自身相互作用系数分析发现,它们之间满足一定关系时暗孤子在不同的组分内形成,而且形成的暗孤子在谐振子势阱中呈现周期性的往返对穿运动.讨论了形成暗孤子数目与两种粒子的质量比率和粒子数比率存在的关系.     

微腔对含单个费米子杂质Bose-Josephson结隧穿动力学的影响

本文研究含有一个费米子杂质的玻色爱因斯坦凝聚体在光学微腔作用下的隧穿动力学性质,探讨腔对单粒子隧穿过程的影响。从光学微腔与双阱中玻色子-费米子混合凝聚体耦合体系的哈密顿量出发,推导出与光学腔耦合强度有关的粒子隧穿基态能级差的解析表达式以及相对粒子数差的期望值。研究结果表明:光学腔与原子的耦合强度能够影响优先隧穿的粒子种类以及粒子隧穿的阶梯图形。     

大N近似下旋量玻色-爱因斯坦凝聚的基态能级分裂

采用超越单模近似,研究了纯光学势阱中自旋s=1的旋量BEC对单模的模式偏离效应.通过对有效哈密顿量的能量泛函变分,给出了模式偏离修正因子ε,并计算了模式偏离修正因子和分裂能随凝聚体粒子数N的变化关系. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 GP泛函 单模近似     

S=1旋量Bose-Einstein凝聚中制备双模最大纠缠态方案

在旋量Bose-Einstein凝聚体(BEC)中引入量子Zeno子空间,将系统由3个自由度简化到2个自由度,给出了在S=1的反铁磁旋量BEC中制备双模最大纠缠态的方案.通过计算未简化系统中粒子数随时间的演化,证明了引入量子Zeno子空间简化系统的准确性.     

能够突破标准量子极限的原子双数态的制备研究

所有经典的双模(两路径)干涉仪的相位测量精度都受限于1/N/(1/2)(其中N为参与干涉测量的总粒子数),这一极限被称为经典极限或标准量子极限.量子计量学最重要的目标之一是探索如何通过量子纠缠实现超越经典极限的测量精度.双数态是一种能突破经典极限的纠缠态,它由数目相等、不可区分的自旋朝上和朝下(双模)玻色粒子组成.通过光学自发参量下转换或囚禁离子内态的操控手段已实现了不到十个光子或离子的双数态.利用玻色-爱因斯坦凝聚体中原子的自旋混合过程,近年来也能产生多达几千个原子的双数态.但是这样制备的双数态的总粒子数的随机涨落过大,限制了它们的实际应用潜力.最近,我们通过调控原子凝聚体中的量子相变,实现了超过一万个原子的双数态的确定性制备.本文简要综述这一研究进展.     

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-爱因斯坦凝聚体干涉效应的数值研究

本文采用辛算法数值求解了GrossPitaevskii (GP) 方程,研究了玻色爱因斯坦凝聚体的干涉现象.讨论了两个凝聚体间以及三个凝聚体间的干涉效应并对两者做了比较,其差异之处我们认为是由增大的凝聚体间的相互作用造成的.     

无格点基底表面的杂质分布对分枝状凝聚体的影响

根据含杂质熔融玻璃表面金原子凝聚的实验规律，在原子团簇具有随机的线扩散步长和刚性转动角的特征条件下，建立了含杂质无格点基底表面上改进的杂质限制团簇-团簇(IRCCA)凝聚模型.对团簇的扩散、刚性转动以及凝聚全过程进行了计算机模拟，系统地研究了杂质区域分布情况对分枝状凝聚体诸多特性的影响.结果表明规则分布的杂质对凝聚体生长的影响比随机分布的杂质大，导致杂质规则分布的基底表面上的分枝状凝聚体的数密度更大，分枝状凝聚体的回旋半径，凝聚体平均大小及分形维数更小. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo模拟 分形 杂质     

玻色-爱因斯坦凝聚体间相互作用的动力学性质研究

采用辛算法数值求解一维含时Gross-Pitaevskii方程.数值模拟玻色爱因斯坦凝聚体的"Breathing"特征,研究撤掉简谐势阱时两个凝聚体相互作用产生的干涉现象及两个凝聚体相位差发生变化时凝聚体的动力学性质.     

改进打靶法求解Gross-Pitaevskii方程及三个凝聚体的干涉

用改进的打靶法求解零温简谐势阱中中性原子玻色-爱因斯坦凝聚的一维Gross-Pitaevskii方程,给出不同非线性参数时凝聚体基态的本征值.用辛算法研究三个凝聚体在撤掉陷俘势后产生的干涉,和三个凝聚体处于同-陷俘势中的干涉及周期性演化,讨论不同的相对相位对凝聚体干涉的影响.     

凝聚体中亮孤子和暗孤子的交替演化

利用Darboux变换法，解析地研究了局限于恒定不变外部势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性动力学性质.结果发现凝聚体中的粒子之间的相互作用强度对其非线性动力学特征有重要的影响.当玻色子之间的相互排斥作用相当强时，凝聚体中只会存在亮孤子；而玻色子之间的相互排斥作用相当弱(小于临界值)时，凝聚体中会出现亮孤子和暗孤子交替演化. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Darboux变换 孤子     

重自共轭原子核中α凝聚体物理性质的理论研究（英文）

原子核多体系统中可以存在一类被称为α凝聚体的奇异物理态。该奇异态可以被视为玻色-爱因斯坦凝聚在原子核物理中的推广。一般认为,α凝聚体不仅可以存在于~(12)C中,也可以存在于诸如~(16)O,~(20)Ne,~(24)Mg,~(28)Si等质量更重的自共轭原子核中。重自共轭原子核中的α凝聚体的物理性质是核结构理论重要的研究课题,相关理论计算可以为实验研究提供有益参考。主要介绍了该研究方向的基本理论框架,包括Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Rpke波函数方法、Yamada-Schuck模型,以及近期提出的半解析近似方法。还讨论了α粒子间四体相互作用对α凝聚体物理性质的影响,并对α凝聚体破裂和一维α凝聚体等可能的研究方向做了简要论述。     

无序杂质区域对沉积在胶体基底表面的金原子凝聚体分形结构的影响

由于受基底表面无规分布杂质的影响,沉积在熔融玻璃基底表面的金原子凝聚形成了具有特殊结构的分形凝聚体.根据这一实验结果,建立了各向异性的团簇团簇凝聚模型,对此类胶体基底表面的金原子分枝状凝聚体的生长过程进行了计算机模拟,研究了无规分布的杂质区域对凝聚体各种参数的影响,其结果与实验相符合 关键词： 薄膜生长 MonteCarlo模拟 分形