材料表面对超冷原子的量子反射

一只钢球抛向坚硬的表面，在二者接触之后，钢球将被表面反射，这一图像是人们的经典直觉．然而，如果将钢球换成原子，表面反射过程将有许多新特点．例如，原子可能在尚未接触到表面之前就“掉头”折返，这一现象被称为量子反射．与量子隧穿一样，量子反射也是源于粒子的波粒二象性．     

量子隧穿中的等效势垒

本文给出等效垫垒的概念及性质，利用等效势垒的性质可以使量子遂穿中的有关问题更容易解决。     

双量子阱中光子辅助电子自旋隧穿

采用单电子有效质量近似理论, Floquet理论和传递矩阵方法, 对包含时间周期场的双量子阱中单电子的自旋隧穿特性进行了研究, 对InP/InAs半导体材料进行了数值计算. 重点研究了Rashba型和Dresselhaus型自旋轨道耦合、量子阱结构以及偏压对电子隧穿的影响. 这些结果可以为设计和调控半导体自旋电子器件提供一定的理论依据. 关键词： 光子辅助隧穿 隧穿概率 量子阱     

一维时间周期势的量子隧穿

研究了一维时间周期势的量子隧穿,建立了周期势的两种物理模型,并分别在不同情况下对其进行理论研究和推导,证明了一维周期势下的量子隧穿可统一由一种模型处理.     

分子磁体中的量子隧穿及宏观量子效应

文章介绍了分子磁体中的量子隧穿和宏观量子效应理论和实验研究的新进展．分子磁体既有宏观磁体特性也呈现纯量子行为，例如磁化矢量的量子隧穿．文章作者解释了如何通过量子隧穿实现宏观量子相干(即薛定谔猫态的相干叠加)和量子态位相干涉．对隧穿率计算的瞬子方法，特别是有限温度隧穿理论及其在分子磁体量子隧穿中的应用也做了简要的阐述．     

黑洞量子隧穿过程的时间

讨论了弯曲时空中黑洞量子隧穿的时间.在假定了黑洞量子隧穿是一个瞬时过程的情况下,通过利用WKB法得出了有静止质量粒子的量子隧穿辐射谱.该辐射谱表明对于在黑洞视界处有静止质量粒子的出射也满足量子力学中的幺正性原理,支持Parikh-Wilczek的结论.结果的合理性表明,在黑洞视界处的量子隧穿过程可以看成是一个瞬时过程.     

通过纳米硅中量子点的共振隧穿

用纳米硅(nc-Si∶H)薄膜制成了隧道二极管，并在其I-V曲线上发现了不连续的量子化台阶.二极管的I-V曲线可分成二部分：(1)0—7V，电流随外加电压增大而增大；(2)7—9V，电流随外加电压急剧增大并出现三个量子化台阶.量子化台阶的出现直接与纳米硅中的晶粒有关，根据nc-Si∶H的独特结构，对载流子的传导通道进行了讨论；用通过nc-Si∶H中量子点的共振隧穿对I-V曲线进行了初步解释. 关键词：     

不同维度模型原子隧穿电离研究

本文数值求解一维和二维模型原子在强激光场作用下含时Schr??dinger方程,研究了在隧穿电离区相同基态能量和相同峰值场强条件下二者的电离速率,发现一维模型计算得到的电离速率比二维的结果大很多.产生该电离速率差别的原因是不同维度下束缚电子所需隧穿的含时势垒的不同.     

一维三方势垒量子隧穿特性的研究

本文通过严格求解定态薛定谔方程,研究了一维对称三方势垒的量子隧穿特性,解析地给出透射系数的精确表达式,并且数值模拟了势垒高度、势垒间距以及粒子入射能量对透射系数的影响.结果表明：当取不同的势垒宽度,或者不同的粒子入射能量时,透射系数随着势垒间距的增加而呈现出明显的周期式振荡.将一维对称双方势垒和三方势垒进行比较,透射系数随着势垒间距的增大,均呈现周期性振荡,并且振荡周期相同,但三方势垒振荡更剧烈,振幅越大,并且三方对称势垒是双峰曲线,而双方对称势垒是单峰曲线.该特性为设计新型纳米器件以及共振隧穿量子器件等提供理论指导.     

一维双方势垒量子隧穿的研究及其数值模拟

量子隧穿效应在实际技术中具有重要应用,本文首先展示了如何求解一维任意边界非对称以及对称双方势垒的透射系数,然后研究了对称双方势垒透射系数对垒宽、垒间距以及微观粒子入射能量与垒高比值(E/U 0)的变化依赖关系.最终得出以下结论,随着双方势垒垒宽的增加,透射系数从最大值1衰减至最小值0.随着垒间距的增加,透射系数呈现周期振荡,本文首次推导得出透射系数最大时对应的垒间距解析表达式,并给出振荡的周期,进一步证明得到它等于微观粒子的德布罗意波长.当垒宽越小时,随着E/U 0的增大,透射系数更容易达到1,并且保持不变,当垒间距越大时,随着E/U 0的增大,透射系数振荡周期变大,而振幅变小,粒子更容易实现共振隧穿.     

Demonstration of a cold atom beam splitter on atom chip

We report an experimental demonstration of a new scheme to split cold atoms on an atom chip. The atom chip consists of a U-wire and a Z-wire. The cold atom cloud is initially loaded and prepared in the Z-trap, which is split into two separate parts by switching on the current of the U-wire. The two separate atom clouds have a distance more than one millimeter apart from each other and show almost symmetrical profiles, corresponding to about a 50/50 splitting ratio.     

量子显自极寒来——冷原子研究漫谈

冷原子体系的量子波动性、宏观量子相干性和人工可调控性,使其成为了一个全新的量子体系,其新颖的量子态和奇异物性的研究是国际上具有前瞻性和挑战性的前沿领域。自1995年实现稀薄气体玻色—爱因斯坦凝聚以来,从单组分、简单相互作用的研究逐渐过渡到多组分、复杂多体效应以及自旋—轨道耦合、非厄米、强关联、无序效应等新物理的研究。文章介绍了近几年冷原子方面的研究进展,包括冷原子的相关技术、冷原子在量子精密测量、量子模拟和量子计算方面的重要工作,期望给未来的研究以新启迪。     

集成原子光学:原子芯片

原子光学是当前研究得比较热的学科，由于原子激光冷却技术和纳米技术的成熟，原子光学朝着微型化和集成化的方向发展．文章主要介绍了当前集成原子光学的一个焦点——原子芯片及其最新实验进展：包括不同形式的原子导引方式，当前原子芯片的实验工作，原子芯片在玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)研究中的应用，以及原子芯片在其他方面的应用前景．     

Fundamental studies on laser radiation therapy: dispersion of a laser beam passing through optical fibres

For laser internal therapy in medical applications, optical fibres are required to propagate the laser beam. The far-field pattern of the laser beam at the exit face of the optical fibre is studied using a multimode step-index fibre and a graded index Selfoc fibre. The degree of dispersion, or the output angular distribution, of the beam passing through the Selfoc fibre is much smaller than that passing through the multimode step-index fibre. Consequently, the energy density in the far-field pattern of the beam passing through the Selfoc fibre is very much larger than that for the beam passing through the multimode step-index fibre. It is concluded that the Selfoc fibre is more effective in laser internal therapy.     

Influence of the virtual photon field on the squeezing properties of atom laser

This paper investigates the squeezing properties of an atom laser without rotating-wave approximation in the system of a binomial states field interacting with a two-level atomic Bose--Einstein condensate. It discusses the influences of atomic eigenfrequency, the interaction intensity between the optical field and atoms,parameter of the binomial states field and virtual photon field on the squeezing properties. The results show that two quadrature components of an atom laser can be squeezed periodically. The duration and the degree of squeezing an atom laser have something to do with the atomic eigenfrequency and the parameter of the binomial states field, respectively. The collapse and revival frequency of atom laser fluctuation depends on the interaction intensity between the optical field and atoms. The effect of the virtual photon field deepens the depth of squeezing an atom laser.     

大倾斜角度下基于冷原子重力仪的绝对重力测量

冷原子重力仪的倾斜角会对绝对重力测量产生显著的影响.高精度的绝对重力测量需要对重力仪的倾斜角进行精确的测量、控制及校正.本文从理论上分析了四种不同情况下倾斜对绝对重力测量的影响规律,并在实验上对得到的理论进行了实验验证.基于此,设计了一种基于双倾斜计的绝对重力测量方案,主要是为了解决恶劣测量环境下的冷原子重力仪倾斜漂移问题.此方案利用高精度倾斜计记录放置在被动隔振平台上的拉曼反射镜的倾斜角度,并使用另外一个倾斜计监控真空系统的倾斜,以实现振动噪声的抑制和倾斜的高精度测量.基于自研的小型化冷原子重力仪,对该方案进行了实验验证,并最终实现了车间复杂环境下的高精度绝对重力测量.由于倾斜得到精确测量和补偿,冷原子重力仪的测量精度达到了12.3μGal.本文为复杂环境下的高精度绝对重力测量提供了一种可行的方案,为冷原子重力仪的实用化提供了参考数据.     

Kerr介质中双模场与三能级原子依赖强度耦合的量子统计

研究了Kerr介质中对相干态光场与V型三能级原子依赖强度耦合相互作用的量子统计性质.对Cauchy-Schwartz不等式的研究表明:失谐量不为零(Ω1=Ω2≠0)时两模间的非经典相关程度有所增强,当初始场强ξ一定而两模场光子数差q增大时,场的非经典相关程度加强;q一定而ξ增大时,场的非经典相关程度减弱,Kerr效应使两模场的非经典相关性有所减弱.对二阶相干度的研究表明,第一模总呈现反聚束效应且Kerr效应对其影响相对较小,而第二模则聚束与反聚束效应交替出现,Kerr效应对g(222)的振荡幅度影响与q的     

Electron tunnelling phase time and dwell time through an associated delta potential barrier

The electron tunnelling phase time τP and dwell time τD through an associated delta potential barrier U(x) = ξδ(x) are calculated and both are in the order of 10^-17～10^-16s. The results show that the dependence of the phase time on the delta barrier parameter ξ can be described by the characteristic length lc = h^2/meξ and the characteristic energy Ec=meξ^2/h^2 of the delta barrier, where me is the electron mass, lc and Ec are assumed to be the effective width and height of the delta barrier with lcEc=ξ, respectively. It is found that TD reaches its maximum and τD = τp as the energy of the tunnelling electron is equal to Ec/2, i.e. as lc =λDB, λDB is de Broglie wave length of the electron.     

原子在双腔场间的光子辐射

考虑单个二能级原子穿过两个空间分离的单模腔场,研究原子质心运动的动能、腔长和腔间距对原子的光子辐射率的影响.结果表明,在原子的动能较小时,光子辐射率在双腔系统中出现多共振峰结构并且这种共振峰的数目随腔间距的增大而增加,此时原子在第一个腔中的光子辐射率普遍大于在第二个腔中的;在原子的动能较大时,原子在第一个腔中的光子辐射率与第二个腔中的光子辐射率呈交替变化.该结果说明,可以通过控制原子的速度而对原子的光子辐射率进行调控. 关键词： 光子辐射率 单模腔场 二能级原子     

Quantum speed limit time of a non-Hermitian two-level system

We investigated the quantum speed limit time of a non-Hermitian two-level system for which gain and loss of energy or amplitude are present. Our results show that, with respect to two distinguishable states of the non-Hermitian system, the evolutionary time does not have a nonzero lower bound. The quantum evolution of the system can be effectively accelerated by adjusting the non-Hermitian parameter, as well as the quantum speed limit time can be arbitrarily small even be zero.