超冷费米原子气体的超流动性

最近美国MIT的Ketterle W教授和他的同事们对超冷费米原子气体具有超流动性作出了实验论证，他们观察到在锂-6原子气体形成玻色-爱因斯坦凝结时会出现涡流运动，涡流呈现出持久的无摩擦的流动特性．Ketterle研究组用激光束将冷冻的原子固定在各自的位置上，然后再分离出若干激光光束来激发出涡流．通常玻色原子与费米原子在低温下的量子行为是很不相同的．     

混沌微扰导致的量子退相干

研究了无限深势阱内两个粒子的耦合导致的量子退相干和量子行为趋近于经典混沌运动的过程．当一个粒子的质量减小时,它对另外一个粒子经典混沌扩散的影响逐渐减小．强混沌机理使得轻粒子的作用类似于噪声,从而有效得抑制另外一个粒子的量子相干性．轻粒子的退相干效应随着有效普朗克常数的减小逐渐增强．在这个过程中,另外一个粒子的量子扩散从动力学局域化行为逐渐过渡到经典极限．当有效普朗克常数足够小时。它的量子扩散与经典混沌扩散相符合．该粒子的线性墒随时间演化迅速趋近于饱和值,并且饱和值随着有效普朗克常数减小以指数函数形式从零趋近于l.     

原子质心运动的量子效应对光场量子噪声压缩的影响

考虑JaynesCummings模型中与光场相互作用的原子为超冷原子,讨论了原子质心运动的量子效应对光场两正交分量量子噪声压缩的影响,结果表明,在JaynesCummings模型中,原子质心运动的量子效应增加光场两正交分量的量子噪声,使其压缩效应消失 关键词： 超冷原子 质心运动的量子效应 光场量子噪声压缩     

掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射

 分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100 MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级（X能区）。指出了用量子阱沟道辐射作为X激光或γ激光的可能性。     

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.     

基于量子Fisher信息的量子计量进展

量子计量是超冷原子气体研究中的一个热点领域.超冷原子体系独特的量子性质(量子纠缠)和量子效应有助于大幅度提高待测物理量的测量精度,这已经成为量子精密测量中的共识.量子Fisher信息对该领域的发展起了非常重要的作用.本文首先介绍量子Fisher信息的基本概念和量子计量的主要内容;然后简要回顾这些理论在提高测量精度方面的应用,特别是多粒子量子纠缠态的产生及其判定;再介绍线性和非线性原子干涉仪的相关进展;最后论述量子测量过程中的统计方法的研究进展.     

超冷单原子分子阵列

用光镊形成光阱囚禁单个原子、用激光将单个原子冷却到基态形成超冷原子、将超冷原子相干合成单个超冷分子、将单原子分子重排串成丰富多样的超冷单原子分子阵列,这就构成了精密相干可控的多粒子量子系统,为多种前沿科学研究与技术发展提供难得的量子平台.文章介绍近年来在单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子一分子耦合态相干控制...     

分子光学及其应用前景

随着原子光学的快速发展，一门新兴的有关研究中性分子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的学科——“分子光学”正在逐步形成．文章首先就分子光学的学术内涵及其研究内容作一简单类比与讨论；其次，就冷分子束的产生与超冷分子样品的实验制备、超冷分子物理与光谱学、非线性与量子分子光学的研究及其最新进展进行简要综述．最后，就分子光学的应用前景进行了展望．     

基于光晶格的超冷原子量子模拟

文章从超冷原子研究的视角出发,回顾了用"从下到上"的方案来开展量子模拟研究的历史。超冷原子作为宏观量子态,各个自由度精确可控,是量子模拟的绝佳平台。光晶格将冷原子物理和凝聚态物理融合起来,是其中最重要的技术之一,为超冷原子量子模拟提供了一个扎实的落脚点。近年来,关于拓扑量子模拟的研究日益兴起,成为超冷原子量子模拟新的重要方向。文章介绍这方面近期的一些工作进展。最后分享作者对超冷原子量子模拟的一些思考。     

量子溶剂

德国鲁尔大学的M．Havenith教授领导的研究组完成了一个高精度的实验．他们把一氧化氮（NO）分子安置到液氦小滴内，从而可对NO分子进行超冷状态下的性质研究．     

圆桶中粒子的运动

简要介绍了圆形无限深势阱中粒子的波函数、概率分布等特性,以及量子围栏中粒子的运动．     

量子计算与超冷离子

通过介绍量子计算的基本概念和特点，并对比目前人们使用的计算机的计算方式，对于如何利用囚禁在离子阱中的超冷离子进行量子计算作了简要的叙述．     

费米原子对的玻色-爱因斯坦凝聚(续)

费米原子组成的分子BEC之发现被认为是冷量子气体研究的一个里程碑．除本身的意义外，它还被作为向对凝聚超流体研究进军的桥头堡。     

谈气体混合后自由焓的变化

本文从量子统计出发证明了：１．不同组元的弱简并性理想气体在粒子质量差δ→０时，等温混合后其自由焓Ｇ将有一突变的极值量；２．当粒子热波长λ远小于粒子间的平均距离ｄ时，此极值量与经典理想气体的热力学计算结果一致；３．自由焓佯谬本质上是由组元粒子数密度的突变所引起的．     

用腔场中的二能级势阱离子实现量子逻辑门

利用光腔中的势阱粒子同时与外激光场和腔场发生相互作用的特性，我们提出了一种量子逻辑门的实现方案。在该方案中，我们采用文献[10-12]中的模型。文献[11-12]中实现的逻辑门是以离子内态和运动态作为量子比特，腔态充当辅助比特在计算过程中保持在基态。而[10]要求离子内态保持为基态，利用离子运动态和腔态构成量子比特。与文献[10-12]不同的是，我们实现的量子逻辑门是以粒子内态和腔态作为比特，而势阱离子的运动态作为辅助比特始终保持在基态。而且，我们对该方案的实验要求进行了讨论。     

玻色-爱因斯坦凝聚体中非线性相互作用对量子共振棘流的影响

研究了玻色-爱因斯坦凝聚体中非线性相互作用对量子共振棘流的影响．满足量子共振条件的周期驱动使得波包在动量空间出现弹道扩散,当波包扩散具有特定方向时,系统就出现定向的动量流．弱非线性相互作用下的冷原子分成两簇,它们分别受到方向相反的稳定周期驱动力,以各自恒定的加速度沿相反方向运动．波包在动量空间的扩散表现为两个稳定的沿相反方向运动的峰．非线性相互作用的增强使得正方向运动的冷原子减少,负方向运动的冷原子增加,从而系统的动量流减弱甚至反转．当非线性相互作用足够强时,动量空间中的波包只有一个稳定的峰,且峰值对应的动量不随时间变化．此时冷原子受的周期驱动力为零,定向的动量流消失．     

量子布朗运动和原子核裂变

本文研究了在谐振子位势中量子布朗运动与体系粘滞性、温度等参量的关系,观察了体系运动由显示量子行为到完全经典行为的过渡.对由位阱和位垒组成的裂变位势和一般位势情况,通过局域谐振子近似和推广在谐振子位势中的传播子来计算布朗粒子跨越位垒的速率,与经典Fokker-Planck方程(F-P方程)的解相比,它包括了量子效应,因而对量子输运理论的发展具有意义.     

量子理想气体中粒子间的统计关联作用

在量子理想气体中，虽然粒子间没有动力学互作用力，但由于粒子全同性原理的影响，在粒子间存在着统计关联，这种统计关联来源于波函数的对称性．对于费米子，统计关联表现为统计排斥作用；对于玻色子，统计关联表现为统计吸引作用． 本文以气体的物态方程、内能和熵为例，把粒子间的统计关联作用和动力学相互作用对气体性质的影响进行分析对比．在弱简并条件下的讨论表明，统计排斥和统计吸引作用对气体物态方程和内能的影响与动力学互作用的排斥作用和吸引作用相当；但统计关联作用与动力学工作用对气体的熵有不同的影响：动力学工作用不论是斥力还是引力）都使气体的熵减少，但统计吸引作用使气体的熵减少，而统计排斥作用使气体的熵增加（相对于经典理想气体的熵值）．     

邮票上的物理学史——低温物理学

低温物理学中所谓的低温，指的是能量可以和零点能相比的温度．零点能是一个纯粹量子力学概念．温度越低，原子或分子的运动越慢，其动能小到可以与零点能相比，这就使其量子特性充分显示出来．低温下突出的物理现象中超导电性(超导)和超流动性(超流)都属于宏观量子效应．     

带电粒子同超晶格的相互作用与系统的混沌行为

把超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的弱周期调制. 利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有外周期弱调制的非线性微分方程，并利用Melnikov 方法分析了系统出现Smale 马蹄的临界条件. 预言了带电粒子同超晶格相互作用过程中, 系统可能出现的混沌行为, 为半导体超晶格材料的制备和半导体超晶格光磁电效应的研究提供了基本的理论分析. 关键词： 超晶格 非线性 微分方程 混沌