冷原子穿越激光束的量子隧穿时间

原子通过激光冷却技术能够被制备在低温状态，这时冷原子云会展现出量子力学的波动性.研究了一束冷原子入射到一个蓝失谐的激光束上所表现出的量子力学隧穿效应.蓝失谐的激光束相对于冷原子而言等效于一个量子力学势垒.根据二能级模型，在理论上分析了具有内部结构的原子矢量物质波穿过激光束的量子力学反射与透射，特别是对原子穿越激光束所需的时间——量子隧穿时间进行了详细的研究.量子力学波动性使得冷原子穿越一个激光束时明显地展现出与经典粒子(热原子)不同的结果. 关键词： 冷原子 原子光学 量子隧穿     

超冷原子系综的非高斯纠缠态与精密测量

量子精密测量是基于量子力学的基本原理对特定物理量实施测量,并利用量子效应提高测量精度的交叉科学.随着超冷原子实验技术的发展,超冷原子为量子精密测量提供了一个优异的研究平台.利用发展成熟的量子调控技术,人们可以基于超冷原子系综制备一些新奇的非高斯多粒子纠缠态.基于多体量子干涉,利用这些非高斯纠缠态作为输入,可以实现超越标准量子极限的高精度测量.本文简要综述这一研究领域的进展.     

冷原子在静电势阱中的量子力学效应

用四个点电荷构造一个简单、新颖的静电势阱,并基于含时薛定谔方程和有限差分时间域方法,研究冷原子在该势阱中的量子力学效应.以中性铷原子为例,给出了原子和静电场系统的含时波函数,基态本征能量和本征波函数.结果表明,在这样的静电势阱中,囚禁中性冷原子是完全可能的.所得结果对实验上构造类似的静电势阱捕获中性冷原子有重要指导意义 关键词： 冷原子 静电势阱 量子力学效应     

量子“蹦床”能够检测引力

这是世界上最小的蹦床(trampoline).弹跳的原子和激光一起能对引力进行超精确的测量.验证引力理论,如广义相对论,可以利用超冷原子的集团在一真空室内的下落来精确地测量引力的强度.这种原子集团被称为玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensates简称BECs).BECs按照量子力学的波动状态方式行事,互相干涉.干涉图     

高频原子波导中冷原子的磁导引

建立了高频原子波导模型,分析了铷冷原子在该波导内与磁场的相互作用势。高频波导线圈输入电流,在线圈中心轴线区域的势阱深度为mK量级,在线圈的径向能对温度为100 K左右的冷原子实现囚禁。通过分析可知改变输入波导线圈的输入电流大小,可改变势场的大小。计算了进入高频原子波导的冷原子和波导磁场产生相互作用束缚力的大小。在波导轴线中心区域,原子受到的束缚力较大,最大为1.710－23 N,为原子所受重力的10倍。     

超冷原子-分子转化动力学:受激拉曼绝热过程

获得超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热通道技术(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

超冷原子-分子转化动力学：受激拉曼绝热过程

超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热暗通道技术~(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

采用U-型载流导体的原子磁导引及其原子光学器件

本文提出了一种采用U型载流导体实现冷原子磁导引的新方案，计算了U型载流导体在空间产生的磁场分布。研究发现该方案不仅可用于弱场搜寻态原子的单通道磁导引，而且也可用于冷原子的双通道磁导引，甚至用于实现可控制的相干物质波(BEC)的单模双波导，从而为构建各种原子光学器件(如原子漏斗，原子分束器及原子干涉仪等)提供一种新的实验方案。此外，由U型载流导体构成的分束器不需要外加任何偏磁场，这给实验带了很大的方便。最后，采用Monte-Carlo模拟方法，就冷原子在U型载流导体分束器中的分束过程进行了动力学模拟，得到了分束器两个输出端的原子分布及其分束比与工作参数的依赖关系，为进一步的实验研究提供了理论依据。     

薛定谔之超导量子干涉器件

 大家知道,量子力学的奠基人之一,奥地利物理学家薛定谔（ＥｒｗｉｎＳｃｈｉｒｏｄｉｎｇｅｒ１８８７－１９６１）曾通过他建议的一个假想实验：薛定谔之猫,把适用于微观世界的量子力学概念推广应用到宏观世界．想象有一只猎和一瓶氰化钾一起被关在一个封闭的箱子里．装氰化钾的瓶子位于一个锤子下面,锤子的状态由一个放射性源（如铀）所控制．当第一个铀原子蜕变时,锤子下落打碎玻璃瓶,氰化钾的毒气放出来,猫被毒死,但按照量子力学原理,我们不能准确地说出第一个铀原子在什么时候蜕变,只能用概率来表达;例如,在一分钟里,铀原子发生或不发生蜕变的概率各为５０％．     

采用四根单模光纤束实现消逝波原子(或分子)波导的理论分析

提出了一种利用四根亚微米单模光纤束实现冷原子(或冷分子)波导的新方案，计算了四光纤束内空心区域的消逝波光场及其光学囚禁势.研究表明这种蓝失谐的空心消逝波光场同样可用于实现冷原子(或冷分子)的激光波导，而且与传统的中空光纤原子波导方案相比，不仅简单方便，造价低廉，而且更容易实现冷原子物质波的高效单模波导. 关键词： 单模光纤 消逝波 原子(或分子)波导     

冷原子物质波干涉仪的应用

原子干涉仪可以获得比传统光学干涉仪更复杂的干涉信息,冷原子具有很小的速度及速度分布,拥有足够长的相干时间,使得基于冷原子干涉仪的测量仪器具有很高的灵敏度,被广泛应用于精密测量领域。自利用脉冲激光的拉曼干涉仪搭建成功后,随着冷原子相关操控技术的发展成熟,基于冷原子干涉仪的重力仪、重力梯度仪都取得了一定的进展,本文综合了近年来国内外相关文献成果并给出了总结与思考。     

用光晶格模拟狄拉克、外尔和麦克斯韦方程

相对论性量子力学波动方程,如狄拉克、外尔和麦克斯韦方程,是描述微观粒子运动的基石.最近的实验和理论研究表明,冷原子系统中几乎所有参数都可精确调控,因此冷原子系统被认为是实现量子模拟的理想平台,可以用来研究高能和凝聚态物理中的一些基本问题.本文介绍了设计原子光晶格哈密顿量的思路和方法,主要涉及激光辅助跳跃的理论.基于这些方法,物理学界提出了利用光晶格体系模拟相对论性量子力学波动方程,包括狄拉克、外尔和麦克斯韦方程等,并且预言了一些在基本粒子物理中很难观察到,但在冷原子体系可能观察到的物理现象.本文综述了国际上此领域的研究进展.     

类原子晶体缺陷:从量子计算到生物学探针

<正>基于量子力学原理的装置可以快速解决某些经典计算模式难以解决的问题,正是量子装置的这个优越性催生了多个相关领域的快速发展,如量子计算、量子通信、精密测量和成像等。量子相干性是量子优于经典的本质原因,而孤立原子和固态体系是两种具有良好相干性的理想体系。离子阱及冷原子等孤立体系可以有效地隔绝外界噪声且     

超级里德伯原子间的稳态关联集体激发与量子纠缠

处于同一偶极阻塞区域的里德伯原子系综可以看作一个超级原子,如果它们被捕获在两个不同的光偶极阱中,那么每一个光偶极阱中的子原子系综可以看作为一个亚超级原子.由于这两个亚超级原子共享不超过一个激发的里德伯原子,所以它们会强烈地关联起来.本文研究这两个里德伯亚超级原子的稳态关联集体激发特性和量子纠缠行为.结果表明原子数目带来的影响非常明显:里德伯亚超级原子越大(包含原子数目越多),集体激发概率越大;最大纠缠只发生在等大的两个里德伯亚超级原子之间.通过增加原子数目,可以实现介观领域的量子纠缠,对量子-经典对应的研究以及量子信息处理有着重要的作用.     

从原子到超原子的原子层次新机遇

为何超原子如此重要？从发展过程来体会,是因为终于可以把纷繁复杂的团簇结构以量子力学属性实现物理规律把握,从而为以团簇作为基元的物性表征与调控包括相关的制造和功能应用提供了基于原子层次的抓手. 因此可以认为,由团簇科技发展到超原子的物理学研究是必然的,所以,我们提出了超原子物理学的概念和范畴. 超原子作为归属于分子的多原子复杂系统,它的电子结构与原子有相近性,凸显了超原子系统中相互作用有深刻且丰富的物理内涵. 依托于原子物理学的巨大成就,将原子层次的科技能力结合到超原子研究上,将开辟新的领域方向,促进从结构出发的传统研究思路转变到以功能为核心的研究范式,从而带来新的发展机遇.     

水中痕量汞的在线流动注射离子交换予浓集冷原子吸收光谱测定

流动注射在线离子交换予浓集已被成功地应用于多种痕量重金属的原子吸收光谱测定流动注射冷原子吸收测定虽也有一些文献报导,但尚未有把在线离子交换予浓集与流动注射冷蒸气原子吸收测汞相结合的报道。本文在前报的基础上,把二者结合起来,建立了痕量汞的在线离子交换予浓集流动注射冷原子吸收测定方法。并应用于天然水、污水、自来水和海水中痕量汞的测定,实现了采样、富集和洗脱等程序的自动化。采样时间为1.5分钟(采样体积为15毫升)时,可得到40倍/分钟的浓集率。采     

超冷原子陷阱中的精确光谱学

超冷原子陷阱中的精确光谱学￥中国科学院物理研究所＠徐积仁超冷原子陷阱中的精确光谱学当用磁场及激光冷却原子使其温度小于ｍＫ量级时，原子被捕获于冷阱中，这时原子的热运动速度已接近为零．在另一束激光作用下，彼此相撞的原子可以结合成分子，这种由光作用形成的分子，称...     

在微观光阱中高效装载两个原子

近年来,微观光偶极阱操纵单个冷原子已成为包括量子信息处理在内多种原子物理实验的一种新的且行之有效的实验平台。人们希望能够完全操纵每个阱中单个原子的内部和外部自由度,以及阱中被囚禁原子的确切数目。     

原子反射镜及其应用

原子反射镜是人们从事原子光学实验研究的重要器件之一.本文将简单综述采用冷原子磁、光操控技术发展起来的诸如消逝波原子反射镜、半高斯光束原子反射镜、周期性磁化的磁带反射镜、周期性排列的永久磁铁反射镜和载流导线磁反射镜等各种原子反射镜的基本原理、实验方案及其最新进展,并就原子反射镜在原子光学实验中的应用作一简单介绍.     

一种低速、连续、单色性好的冷原子束

本文提出一种利用磁光阱冷却捕获技术制备低速、连续、单色性好原子束的方法及技术.采用3维磁光阱从背景Rb蒸汽中捕获Rb87原子进行冷却、捕获形成原子云团,利用在纵向方向上结构设计的小孔将冷原子云团推出形成冷原子束,并在原子束行进方向上采用2维光学黏胶对原子束进行准直,采用态制备激光对其进行态制备,全部制备到Rb87原子的基态能级|F=1>上,从而为原子惯性技术(原子干涉仪、原子重力仪、原子加速度计)、原子频标(原子钟)提供低速、连续、单色性好的原子束.文章对于制备技术的实验系统及实验结果进行了详细的阐述.