里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.     

里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.     

利用平均场法计算里德堡原子的 偶极阻塞效应

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响。随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著。里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域。     

三体里德堡超级原子的关联动力学研究

因为寿命长,并且原子间相互作用容易操控,所以里德堡原子在量子信息与量子光学领域具有极大的吸引力.特别地,偶极阻塞效应成为执行很多量子信息处理任务的物理资源.本文基于严格的偶极阻塞效应,将捕获在三个磁光阱中的二能级里德堡原子系综看作超级原子,在此基础上研究原子数目可调控的三体里德堡超级原子的同相和反相动力学行为,同时实现W态和两种最大纠缠态的制备.本工作在量子操控和量子信息处理方面具有潜在的应用前景.     

超冷里德堡原子的研究进展

超冷里德堡原子的Blockade效应对构建量子逻辑门以及量子信息存储的研究有重要意义。本文介绍了这方面的研究进展,主要包括:超冷里德堡原子之间长程Van de Waals相互作用和偶极-偶极相互作用的机理,由相互作用产生的Blockade效应,并阐述了利用单里德堡原子激发构建量子逻辑门的可能性。     

里德堡分子物理的研究进展

里德堡原子是主量子数（n）很大的高激发态原子，由一个或者多个里德堡原子形成的里德堡分子具有大的尺寸，丰富的振转能级，永久的电偶极矩以及对外场非常敏感等特性，不仅包含了里德堡原子的奇异特性，而且在量子信息存储和量子模拟以及在医学中具有广泛的应用价值，引起了国内外学者的研究兴趣。根据束缚机制的不同，里德堡原子形成不同种类的里德堡分子，目前包括里德堡电子与基态原子低能电子散射形成的基态–里德堡分子、里德堡原子间电多极相互作用形成的里德堡–里德堡分子和离子与里德堡原子间电多极相互作用形成的离子–里德堡分子。本文综述了近年来双原子里德堡分子的研究进展，包含三类里德堡分子的形成机制、实验观测及其光谱特性等。     

太赫兹场中里德堡铷原子的相干操控

采用含时多态展开方法研究了太赫兹场中里德堡铷原子布居数迁移的动力学过程,计算了一个太赫兹脉冲序列与三能级里德堡铷原子系统相互作用后的布居数分布,以及多脉冲序列对多量子态里德堡铷原子系统的相干操控,给出了同一主量子数n中不同角量子数l态布居数的含时演化过程.结果表明:通过优化太赫兹脉冲序列参数,铷原子布居数可由初态被抽运到较高的目标态,在太赫兹频率范围实现里德堡原子的操纵与控制.     

太赫兹场中里德堡铷原子的相干操控

采用含时多态展开方法研究了太赫兹场中里德堡铷原子布居数迁移的动力学过程,计算了一个太赫兹脉冲序列与三能级里德堡铷原子系统相互作用后的布居数分布,以及多脉冲序列对多量子态里德堡铷原子系统的相干操控,给出了同一主量子数n中不同角量子数l态布居数的含时演化过程.结果表明:通过优化太赫兹脉冲序列参数,铷原子布居数可由初态被抽运到较高的目标态,在太赫兹频率范围实现里德堡原子的操纵与控制.     

镓原子的Stark能级结构

里德堡原子的Stark效应在偶极偶极相互作用、量子信息和量子调控等方面具有潜在的应用前景. 本文首先根据零场时镓原子的能级数据, 通过非线性拟合方法获得了镓原子各态的量子亏损, 仔细分析了量子亏损随主量子数的变化特征; 然后利用Numerov算法计算了镓原子的径向波函数; 最后采用矩阵对角化方法, 数值计算了镓原子高里德堡态在场强范围F=0-3000 V·cm^{- 1}时n=7和n=18附近的Stark能级结构. 结果显示在主量子数n=7多重态以上的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并大于nD态的能级, 在n=7多重态以下的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并小于nD态的能级. 这一现象不同于通常的碱金属原子的Stark结构, 论文对该现象及其他Stark能级结构特征进行了详细分析, 为相关研究工作提供了重要参考价值.     

里德堡(Rydberg)原子

“里德堡原子”在文献中出现,只是近四、五年的事。随着原子物理理论与实验手段的进一步发展,对里德堡原子的研究越来越引起人们的注意,它已成为原子物理学一个必不可少的分支。 一、里德堡原子的结构和能级 原子体系的能量其主要部分是由主量子数n决定的(无论是简并或非简并情况)。高激发态原子,就称做里德堡原子。它的主量子数n,高达几十以至上百。自然界中处于这样高的激发态原子数目不多,主量子数n一般是几十。 对于处在高激发状态的氢原子即里德堡氢原子,玻尔(Bohr)氢原子模型给出了一个很好的近似。虽然这时主量子数n很大,原子核外部…     

高激发态原子间的范德瓦尔斯相互作用

与基态原子相比,高激发态原子(主量子数n15)具有很强的长程范德瓦尔斯(Van der Waals)相互作用,这种强相互作用可以阻止相邻原子的进一步激发,产生激发阻塞效应.本文从理论上利用微扰方法计算碱金属原子Rb和Cs激发态nS,nD原子对态的相互作用,获得原子相互作用的色散系数并分析了原子间的长程相互作用特性.结果表明,Rb和Cs原子的nS态表现为排斥相互作用,而nD态原子L=0时,Rb原子表现为吸引作用,Cs原子表现为排斥作用.     

长程铯里德堡分子的势能曲线

本文介绍了半经典近似下的低能电子-原子散射理论, 引入贋势描述里德堡电子与基态原子的相互作用, 数值计算了铯原子nS (n=30-60)里德堡态与6S基态原子形成的长程里德堡分子的势能曲线. 并对最外层势阱进行分析, 获得长程里德堡分子的势阱深度、平衡距离与主量子数n的关系. 为实验制备里德堡分子并进一步分析其性质提供理论依据. 里德堡分子对外界非常敏感, 可用于微弱信号的检测.     

两二能级原子在共同环境下的量子关联动力学

通过精确求解带有偶极-偶极相互作用的两个二能级原子与一个共同热库相互作用模型, 得到了两原子间量子纠缠和量子失谐(quantum discord)的解析表达式. 综合考虑了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极-偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对两原子间量子纠缠和quantum discord的影响. 研究显示: 在非马尔可夫机制下, 且原子的本征频率与腔模中心频率是共振时, 当两原子初态处于纠缠态时, 原子间偶极-偶极相互作用可以显著抑制包括量子纠缠和quantum discord等量子关联的衰减, 更特别的是, 如果原子的本征频率同腔模中心频率有一定的失谐时, 利用原子间偶极-偶极相互作用可大大地延长两原子退纠缠的时间; 当两原子初态处于可分离态时, 从短时间来看, 原子间偶极-偶极相互作用可以提高量子纠缠和quantum discord振荡的振幅,而在长时间极限下, 原子间偶极-偶极相互作用不会改变量子纠缠和quantum discord达到的稳定值. 最后, 讨论了原子间偶极-偶极相互作用对量子纠缠和quantum discord动力学不同的影响. 关键词： 量子纠缠 量子失谐 共同环境 偶极-偶极相互作用     

两个三能级原子间的纠缠演化特性

本文研究了由一个∧型三能级原子、一个∨型三能级原子和一个单模光场相互作用的系统,在一个原子处于激发态而另一个原子处于基态的初始状态下,给出了系统态矢的演化。采用部分转置密度矩阵的负本征值来描述两原子间的纠缠,利用数值计算的方法讨论了原子间偶极-偶极相互作用和光子数对原子间纠缠特性的影响。研究结果表明:原子间的偶极-偶极相互作用增强原子间的纠缠,而光子数减小原子间的纠缠。     

ns6s里德堡分子的势能曲线

里德堡电子与基态原子的低能电子散射形成长程里德堡分子,这种分子具有大的轨道半径,丰富的振动能级和永久电偶极矩等特点。本文考虑铯里德堡ns态与(n-4)l(n为主量子数,l为角量子数且l2)近简并态的非绝热耦合与p-波共振现象,数值计算了长程铯里德堡分子的势能曲线。分析ns6s(n=32-36)态分子最外层势阱,研究了长程里德堡分子的势阱深度、平衡距离与主量子数n的关系,为实验研究长程里德堡分子提供理论依据。     

高里德堡态氢原子与氦原子散射的高分辨研究

利用了氢原子飞渡时间谱实验方法对处于高n主量子数里德堡态的氢原子与氦原子的分子束散射过程进行了高分辨研究.测量了H(n)+He→H(n′)+He散射过程的散射微分截面.实验结果表明,产物主要分布在前向散射方向,在侧向也有一定的分布.在前向和侧向存在大量的振荡结构.同时详细的研究也表明,在上述的散射过程中往前散射的方向上,氢原子里德堡态主量子数n的变化并不是很大.实验结果得到了为理论上精确研究高n主量子数里德堡态的氢原子与氦原子的散射动力学的一套精细的实验数据.     

非旋波近似下两纠缠原子的纠缠特性

采用了相干态正交化法研究了耦合强度以及偶极相互作用对Tavis-Cummings模型中两原子的纠缠的影响.与旋波近似比较发现,在弱耦合强度下,非旋波近似下两原子间的纠缠与旋波近似下的结果符合得很好,在强耦合区,原子之间的纠缠出现了突然死亡现象.研究同时发现耦合强度越大,原子间处于可分离态的时间越长,表明了原子间处于退纠缠的时间的长短是依赖于原子-光场的耦合强度的.而考虑了偶极相互作用时,随着偶极-偶极相互作用的加强,原子间的纠缠也将被加强.     

非旋波近似下两纠缠原子的纠缠特性

采用了相干态正交化法研究了耦合强度以及偶极相互作用对Tavis-Cummings模型中两原子的纠缠的影响.与旋波近似比较发现,在弱耦合强度下,非旋波近似下两原子间的纠缠与旋波近似下的结果符合得很好,在强耦合区,原子之间的纠缠出现了突然死亡现象.研究同时发现耦合强度越大,原子间处于可分离态的时间越长,表明了原子间处于退纠缠的时间的长短是依赖于原子-光场的耦合强度的.而考虑了偶极相互作用时,随着偶极-偶极相互作用的加强,原子间的纠缠也将被加强.     

Tavis-Cummings模型中原子间偶极相互作用对场熵演化特性的影响

研究了单模辐射场与耦合双原子相互作用系统场熵的演化特性,讨论了原子间偶极相互作用对场熵演化特性的影响.研究结果表明,当原子间偶极偶极相互作用不太强时,场熵的时间演化行为与单光子JC模型相似;当原子间偶极偶极相互作用足够强时,场熵的时间演化行为与双光子JC模型相似 关键词： 单模辐射场 耦合双原子 场熵演化     

基于里德堡原子的电场测量

里德堡原子具有大的极化率、低的场电离阈值和大的电偶极矩,对外部电磁场十分敏感,可以用来测量电场强度特别是微波电场的强度. 利用里德堡原子的量子干涉效应(电磁诱导透明和Autler-Townes效应)测量微波电场强度的灵敏度远高于传统采用偶极天线测量微波电场的灵敏度. 此外,里德堡原子电场计 可以溯源到标准物理量,不需要额外校准; 采用玻璃探头,对待测电场干扰少; 灵敏度也不依赖于探头的物理尺寸. 同时,该电场计还可以实现对微波电场的偏振方向的测量, 实现亚波长和近场区域电场成像与测量. 通过选择不同的里德堡能级,可以实现1-500 GHz超宽频段范围内微波电场强度的测量. 主要综述基于里德堡原子的电场精密测量研究, 详细介绍了里德堡原子电场计的原理与实验进展, 并简单讨论了其发展方向.