《光晶格激發能帶超冷原子的相干操控》是依託北京大學，由周小計擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光晶格激發能帶超冷原子的相干操控
- 項目負責人：周小計
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
周期性光晶格中的超冷原子或者玻色愛因斯坦凝聚，是對量子多體系統進行調控的理想平台，也是下一代高精度精密測量的基礎。與目前對光晶格基帶超冷原子的實驗研究不同，本項目將集中針對光晶格激發能帶的超冷原子進行操控。首先，利用提出的相干控制新方法，將諧振阱中超冷原子快速全部裝載到一維光晶格的任意激發能帶。這種方法有幾個雷射駐波脈衝序列組成，不管激發能帶的宇稱如何，都可以實現激發能帶超冷原子的製備，且製備時間縮短了三個數量級。其次，不僅實現原子數在不同能帶的不同比例裝載，而且操控裝載到不同能帶波函式的相位，形成不同激發能帶的疊加態，探討其在信息存儲上的優勢。其三，實現三角型光晶格，研究這種情況下高激發能帶原子的特性，實現新的量子態。最後，探討各種因數對高激發能帶中負有效質量的影響，將其利用到精密測量。總之，通過本項目，對超冷原子激發能帶的性質有更深入的理解和認識，從而能很好的操控和套用。
結題摘要
本課題圍繞光晶格中高激發能帶超冷原子及其動力學的相干操控開展研究，完成了研究計畫，實現了預期目標。 首先，實現了超冷原子到光晶格高激發能帶的快速裝載，在高保真度和高魯棒性滿足的同時，將原子裝載到了不同維度的光晶格和不同的能帶。 研究了不同激發路徑之間的干涉效應和原子密度光柵。 其次，研究了奇宇稱高激發能帶原子的動力學演化，完整演示了超冷原子在光晶格高激發能帶的隧穿過程，直接觀察到了原子在F 帶與D帶之間完整的Bloch振盪與Bloch-Zener振盪。 其三，將超冷原子裝載到偶宇稱光晶格P能帶，觀察到了由於不同能帶的相干疊加引起的短周期振盪和反映相鄰格點之間隨機的相對相位的長周期振盪。發現原子在“餅”的半徑方向顯示出強的相位相干性，但在晶格方向上則沒有，意味著滑移相超流體在時域中被實驗發現。 其四， 利用上面快速操控技術裝載到不同的能帶，同一準動量不同能帶之間發生干涉，之後不同準動量的干涉結果疊加，實現了較窄間距的動量干涉條紋。進一步，利用光晶格的S和D能帶，構建了捕獲運動量子態的原子干涉儀。 物質波回波技術顯著提高相干時間到一個數量級。 最後，構造了三角型、六角型等不同幾何構型的光晶格，實現了不同空間構型內激發能帶的裝載。研究了三角構型光晶格中不同維度下超冷原子的相變。發表或者接受帶有基金號標註的SCI論文21篇，其中Physical Review Letters、Communication Physics 和Applied Physics Letters、New Journal of Physics各1篇， Optics Express 2篇，Physical Review 系列 6篇，其它國外SCI期刊5篇，國內SCI期刊4篇。另外已經放在arXiv上正在審稿的SCI論文3篇。 通過這個項目，4名博士和3名碩士已經畢業。在國內外會議被邀請做報告20多次。
