偶极耦合双原子耗散耦合腔阵列中的量子相变

摘要

近些年来，冷原子物理、高精度操控原子技术以及高品质微腔制造技术取得了长足发展，耦合腔阵列成为量子光学中日益重要的模拟工具。通过在耦合腔阵列中放置超冷原子，人们开展了大量关于量子相变的研究。但是很多研究仅限于理想情况下，既没有考虑系统与环境的相互作用，也未考虑原子之间的偶极-偶极相互作用，而在一个真实的系统中这两种相互作用是不可避免的。因此，研究环境引起的耗散以及原子间的偶极—偶极相互作用会对系统的量子相变产生怎样的影响是非常有必要的。
　　本文研究了二维耦合腔阵列中的超流-Mott绝缘相变，其中每个腔中放置了两个偶极耦合的二能级原子，并考虑了系统与环境的相互作用。首先我们通过准玻色子方法消除了环境库场无穷多的自由度，然后利用幺正变换将偶极耦合的双原子体系加以简化，接着通过平均场近似和去耦合近似将整个系统的哈密顿量加以简化，最后利用微扰论计算出了开放环境中系统的序参量并画出了系统的超流-Mott绝缘相变图像。结果表明，环境引起的耗散会使系统从超流态转变为Mott绝缘态；原子间偶极耦合强度越大，则其对应的超流态转变为Mott绝缘态的相变临界时间也越大，并且当其大于某一临界值时，系统将始终处于Mott绝缘态。

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第一章 引言

第二章 耦合腔阵列

2.1 几种重要的量子微腔简介

2.2 腔量子电动力学

2.3 准玻色子方法

第三章 偶极耦合双原子与单模光场相互作用模型

3.1偶极耦合双原子系统

3.2 驱动激光场中偶极耦合双原子系统

3.3 偶极耦合双原子与单模腔场相互作用体系的本征值和本征态

第四章 偶极耦合双原子耗散耦合腔阵列的平均场解

4.1偶极耦合双原子耗散耦合腔阵列的哈密顿量

4.2 平均场近似下格点能的微扰论解

4.3 系统序参量的求解

第五章 系统参量对超流-Mott绝缘相变的影响

5.1 腔间耦合强度对超流-Mott绝缘相变的影响

5.2 系统耗散率对超流-Mott绝缘相变的影响

5.3 原子与腔耦合强度对超流-Mott绝缘相变的影响

5.4 原子间偶极耦合强度对超流-Mott绝缘相变的影响

第六章 总结

参考文献

在学期间研究成果

致谢