原子腔系統中的量子多體現象研究

《原子腔系統中的量子多體現象研究》是依託首都師範大學，由孫青擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：原子腔系統中的量子多體現象研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：孫青
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

在本項目中，我們主要研究了腔量子電動力學結合冷原子體系的多體量子現象。眾所周知，在以前的原子腔系統的研究中，原子間的關聯效應通常是被忽略的。當我們考慮熱原子時，原子間的關聯通常會被熱漲落所破壞，在這種情況下，這個假設是合理的。但是，對於超冷原子，由於熱運動被壓制，原子間的關聯效應就變得顯著起來，產生很多新奇的多體量子現象，比如玻色愛因斯坦凝聚，BCS超流性等。另一方面，原子和腔場之間的耦合會形成新的準粒子----polariton，並在一定條件下發生凝聚而進入超輻射相。因此，當我們處理腔量子電動力學結合超冷原子時，我們必須同時處理原子間的關聯和原子腔之間的耦合。為了這個目的，我們首先求解這個體系的少體問題，為多體問題奠定基礎。在此之上，我們主要考慮這個體系的基態問題。由於這個體系的獨特性，我們期待能找到一些新奇的量子相。本項研究將加深我們對原子腔體系的理解，為將來的實驗提供幫助。

結題摘要

近年來，原子腔系統得到了人們的廣泛關注和大量的研究。在本項目中，我們主要集中在費米氣體與一個高精細的光學腔模進行耦合。我們發現：(1). 原子腔耦合會極大的影響原子間相互作用所引起的兩體束縛態的形成，包括束縛能、束縛態波函式等等都發生了定量和定性的改變。尤其是對於均勻的原子腔耦合情形，原子光之間的相互作用誘導的polaritons會破壞原子束縛態的形成，顯著區別於非均勻耦合的情形，後者表現出兩者共存的行為。(2). 基於兩體問題的結果，我們進一步研究了腔中吸引費米氣體的多體基態相圖。由於局域的原子相互作用與非局域的原子光耦合之間的競爭，基態顯示出非常獨特的量子三臨界點行為，以及伴隨三臨界點出現的新的量子相和相變。此外，我們還研究了緊束縛非阿貝爾平方格點中的雙分量玻色氣體處於絕緣區時的磁性激發譜。這些結果對於原子腔體系以及超冷原子的進一步研究有著重要的意義。