【摘要】：少粒子系統(tǒng)量子隧穿的相干操控一直是科研工作者的研究熱點,它既是研究量子相干控制的核心組成部分,也是量子信息處理的基礎。激光技術的飛速發(fā)展,為實現(xiàn)少粒子系統(tǒng)量子隧穿的相干控制提供了很好的實驗工具。2011年,隨著Lin等人在實驗上首次實現(xiàn)旋量玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)的自旋軌道耦合,使得近幾年來,人們的研究焦點逐漸地轉(zhuǎn)向具有自旋軌道耦合的冷原子系統(tǒng),主要源于自旋軌道耦合效應能夠帶來更多新奇的物理現(xiàn)象。本學位論文通過應用特殊量子態(tài)和自旋軌道耦合效應,主要研究了不考慮自旋軌道耦合的三粒子雙阱系統(tǒng)和考慮自旋軌道耦合的冷原子雙重光晶格系統(tǒng)量子隧穿動力學的相干控制,所得到的研究結(jié)果對處理更復雜的多體問題、量子開關的設計、原子晶體管以及量子信息處理等方面的研究提供了理論參考。全文共分為五章,作者自己的工作主要集中在第二、三、四章。文章具體安排如下：第一章為緒論部分,簡要介紹了超冷原子物理、冷原子系統(tǒng)量子隧穿動力學及相干控制以及自旋軌道耦合超冷原子系統(tǒng)的基礎理論和實驗。第二章,我們研究了受周期驅(qū)動的三粒子雙阱系統(tǒng),通過獲得系統(tǒng)不尋常的解析解研究量子隧穿的顯性控制。在高頻近似下,我們解析地得到了比較好的能帶結(jié)構(gòu)和一般的非Floquet態(tài)。在一些準能譜的塌縮點,非Floquet態(tài)變?yōu)椴粚こ５奶厥獾牧孔討B(tài)。基于解析結(jié)果和相應的數(shù)值結(jié)果的一致性,我們清楚的揭示了相干操控三個玻色子從一個阱隧穿到另一個阱的物理機制,并提出了一種顯性控制三粒子量子隧穿的實驗方案。我們獲得的這些結(jié)果能夠被當前的實驗能力所觀測[Chen et al. Phys.Rev.Lett.107,210405(2011)]。第三章,我們利用囚禁在一個深度和斜度聯(lián)合可調(diào)的驅(qū)動雙阱三粒子系統(tǒng),研究具有相同準能量的暗類定態(tài)之間量子躍遷的相干控制。在高頻近似和多重共振條件下,我們解析地求解了含時三體薛定諤方程并得到了所有的Floquet本征態(tài)和準能量。通過合適地調(diào)節(jié)驅(qū)動參數(shù)和初始條件,我們得到了不同的暗類定態(tài)和選擇性隧穿相干破壞(CDT)態(tài),使得暗類定態(tài)之間的量子躍遷能夠被顯性的操控。得到的解析結(jié)果被數(shù)值結(jié)果所證實,并且兩者保持很好的一致性。這種在沒有準能量差的兩個暗類定態(tài)之間的量子躍遷能夠被我們所提出的實驗方案所觀測,并可以通過調(diào)節(jié)初始和最后的原子布居來控制,這種暗類定態(tài)之間的量子躍遷在電磁誘導透明、量子裝置的設計和量子信息處理等方面可能具有潛在的應用。第四章,我們利用一個具有自旋軌道耦合的單原子囚禁在受周期驅(qū)動的雙重光晶格系統(tǒng)中,研究其依賴于自旋的動力學局域化和定向輸運的相干控制。在高頻極限和最近鄰緊束縛近似下,我們發(fā)現(xiàn)了一種新的去耦合機制,能夠把具有相同自旋的兩個量子態(tài)之間或者具有不同自旋的兩個量子態(tài)之間的耦合消除,在這種新的去耦合機制下,我們能夠得到兩組描述系統(tǒng)自旋反轉(zhuǎn)(或者不反轉(zhuǎn))的動力學局域化和定向輸運的精確的解析解。其解析結(jié)果被數(shù)值結(jié)果所證實,兩者完美的一致性被呈現(xiàn)。將自旋軌道耦合單原子雙重光晶格系統(tǒng)所得到的結(jié)果推廣到自旋軌道耦合的多原子雙重光晶格系統(tǒng)(雙阱串中每個雙阱囚禁一個原子),具有可控傳播速度和傳播距離的自旋流和量子信息輸運被研究。我們這里所得到的結(jié)果在量子信息處理等領域具有潛在的應用。第五章,對本文的工作進行了總結(jié)與歸納,并對具有自旋軌道耦合的多原子系統(tǒng)量子隧穿的相干操控這一研究領域的發(fā)展前景作了簡要的展望。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O469

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本文編號：2276965