《人造規範勢下超冷原子的量子模擬》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由劉傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人造規範勢下超冷原子的量子模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉傑
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子模擬是指用一個實驗上易於實現且靈活可調的量子系統來模仿其它不易實現或不便調節的量子系統。目前，常見的量子模擬器有光晶格中的超冷原子或離子、光腔列、超導電路、核磁共振操控的核自旋等。其中，光晶格中的超冷原子非常適用於模擬凝聚態物理，系統的許多參數，包括晶格的維度、幾何形式以及原子在晶格中的隧穿耦合矩陣元、在位相互作用能等均靈活可調。本項目主要目標在於運用原子物理及量子光學等學科的基礎理論，結合最新實驗進展，研究探索在超冷原子氣體中產生人造規範勢的新方法。並套用人造規範勢中的超冷原子系統模擬量子霍爾效應、狄拉克方程等量子力學中的重要問題，分析研究自旋-軌道耦合的玻色-愛因斯坦凝聚體的複雜動力學性質。
結題摘要
利用人工規範勢操控中性超冷原子是實現量子模擬的重要方案之一，具有不易受環境影響且系統參數靈活可調等優勢，是超冷原子物理近年來的核心研究課題之一。本項目圍繞這一科研熱點，在發展平均場經典理論和全量子精確數值模擬程式的基礎上，結合非線性理論分析，深入研究了自旋軌道耦合（SOC）超冷原子體系的自旋混合、孤子運動、聲波激發及超流現象、自旋霍爾分離、測度同步、熱力學與動力學不穩定性等複雜過程；提出了利用超冷原子模擬Zitterbewegung效應新的理論方案；發現了人工規範磁場中的中性原子迴旋運動和負折射現象；系統總結凝練了非線性量子系統的絕熱理論、幾何相位及虛擬磁單極的相關工作，並在國際著名科技出版社Springer出版發行。這些成果一方面加深了人們對人造規範勢下超冷原子的微觀動力學機理的理解，同時在量子計算、精密測量等領域展現了誘人的套用前景。在項目執行期間（2015 - 2018年），我們共發表相關SCI論文39篇，出版英文專著一部[Jie Liu, Sheng-Chang Li, Li-Bin Fu, and Di-Fa Ye, Nonlinear Adiabatic Evolution of Quantum Systems: Geometric Phase and Virtual Magnetic Monopole, Springer (2018)]，為相關領域的進一步深入研究奠定了堅實的基礎。
