《冷原子系綜與腔光力學耦合系統中的非線性量子效應》是依託華東師範大學，由周魯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：冷原子系綜與腔光力學耦合系統中的非線性量子效應
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周魯
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著材料科學以及納米技術的發展，微機械振子乃至納米機械振子得到了人們廣泛的關注，回響電力、磁力和光力的微機械振子已經在實驗室中製備出來了。冷卻和相干激發微機械振子的複雜技術也得到發展，現在已經能夠將微機械振子冷卻到其力學振動模式的量子基態。微機械振子可做為感測器來連線不同的量子系統，從而實現量子設備的可擴展性。申請人通過之前的青年科學基金項目，在冷原子系綜與光腔耦合系統中實現了非線性量子光學效應。為了擴展此量子系統使之套用於量子通訊與計算，本項目將基於申請人之前的研究結果，通過光學諧振腔將冷原子系綜與微機械振子耦合起來，並研究此複合系統中的量子非線性效應。其目標是對此複合系統進行量子調控，一方面實現微機械振子的量子冷卻，另一方面利用微機械振子來製備與探測冷原子系綜的多體量子態。同時我們將研究通過光學諧振腔來建立冷原子系綜與微機械振子之間的糾纏通道，探索其在量子通訊與信息網路中的套用。
結題摘要
隨著冷原子物理的發展以及雷射技術的進步，人們已經在實驗室中成功的製備了光學諧振腔、冷原子系綜和微機械振子的耦合系統。本項目致力於探討在此複合系統中如何實現量子非線性效應，以及在此基礎上實現原子系綜多體量子態的製備與探測，並探索其在量子通訊與計算中的套用。經過4年的研究工作，我們取得了一系列研究成果。通過將標量或旋量原子凝聚體耦合到光腔中，我們發現在此系統中誘導非線性的超流-莫特絕緣體躍遷，並繪製了此系統的奇異相圖。如果通過雷射在原子中誘導雙光子拉曼躍遷，還可產生原子自旋-軌道耦合與腔內光場之間的相互作用。我們還研究了一系列依賴於原子自旋-軌道耦合的原子光學器件如反射鏡等，發現其可用於原子自旋流的製備。我們還設計了一個實驗方案來實現Dirac-Weyl費米子的分束，其將在自旋依賴的粒子干涉儀中找到可能的套用。通過本項目，我們深刻的理解了冷原子與光學諧振腔耦合系統的量子性質，在此基礎上提出了一系列方案用於此系統的量子調控。
