玻色—爱因斯坦凝聚中相位相干性及含时系统中布居局域化研究

摘要

该文主要内容包括以下几个方面.首先,我们讨论了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的相位控制.目前由弱耦合双组分BEC所构成的玻色约瑟夫森结(BJJ)成为研究热点,在平均场理论基础上预言了许多有趣的现象如宏观量子自捕获(MQST),和π-位相态(结间量子位相差的时间平均值为π).我们用等效量子自旋模型的势场描述方法得到了弱耦合双组分BEC精确量子相位模型(EQPM).我们发现依据不同的实验参数,π-位相态既可能是简并基态、亚稳态,也可能是非稳定态.对于亚稳的π-位相态,我们利用瞬子技术计算了它的衰变率或寿命.此外,我们获得了由于量子隧穿导致的简并基态能级劈裂,计算了低能能谱的带宽,在此基础上讨论了玻色-约瑟夫森振荡的相干特性.在该文的第二大部分中,我们研究了原子或电子的局域化控制.外场驱动下原子或分子跃迁的理论或实验研究已相当广泛和深入.这里考虑激光驱动的三能级原子的布居数反转.利用含时规范变换理论得到系统的精确解,我们用时间演化算符同时得到文献中分别采用π-位相法和STIRAP(受激拉曼散射)方法得到的结果,因而更具有普遍性.同时,我们也讨论了实现布居绝热转换的条件,并给出更为普遍的表达形式,得到了一种新的实现完全布居绝热转换的条件.鉴于量子点系统中电子局域化控制在量子计算和量子信息处理中的广泛应用,人们迫切希望对此动力学系统能有更深入细致的了解.通过对外驱动场的调控达到控制相邻阱间隧穿的目的,可以成为电子自旋输运或局域化的理论基础.我们探讨在稳恒磁场和旋转磁场的作用下,双量子点中的电子自旋动力学.我们利用SU(2)自旋相干态获得包括库仑相互作用Hubbard模型的时间演化算符,得到解析的含时自旋流.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一部分玻色-爱因斯坦凝聚位相相干性研究

第一章玻色-爱因斯坦凝聚简介

第一节有关玻色-爱因斯坦凝聚概要和原理

第二节实现玻色-爱因斯坦凝聚实验方面的介绍

第三节其它关于玻色-爱因斯坦凝聚的理论及实验进展

第二章双组分玻色-爱因斯坦凝聚位相相干性研究

第一节玻色-爱因斯坦凝聚中的约瑟夫森结

第二节精确量子相位模型(Exact Quantum Phase Model：EQPM)

第三节不同物理参数下相位相干性讨论

第二部分利用LR不变量理论研究含时系统的绝热演化

第三章利用LR厄密不变量理论求解含时系统哈密顿量的基本方法

第四章外场驱动下三能级系统的绝热布居转移

第一节外场驱动下三能级系统介绍

第二节利用LR不变量理论求解过程

第三节其它等效三能级系统在外场驱动下的布居绝热转移

第五章外场驱动下双量子点中电子的自旋局域化

第一节量子点发展介绍

第二节两个自旋电子在外场驱动下双量子点中的时间演化

第三节库仑阻塞效应

第四节总结

总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢