基於內態輔助的冷原子量子模擬

《基於內態輔助的冷原子量子模擬》是依託中國科學技術大學，由周祥發擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於內態輔助的冷原子量子模擬
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周祥發
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本項目著重研究冷原子、超冷原子系統中利用原子內態輔助以實現量子模擬及相關的物理問題。冷原子中的量子模擬是當前研究的熱點。通過合理地操控原子的運動自由度和內態，我們可以實現對各種重要物理模型的簡單而有效的模擬。基於原子內態輔助的量子模擬結合了量子光學、原子物理中對少數原子內態操控上的優勢和凝聚態物理中許多重要的物理現象，有利於我們找到更加合理和高效的模擬方案。我們將著重考察超流的阻挫效應，原子的配對效應等相關物理模型的模擬，研究其模擬方案的實現，信息的探測等。另一方面，考慮到在超冷原子模擬中各種物理參數的靈活調節性，這一模擬過程將伴隨有豐富的物理內容。我們將理論上研究所得各種模型中新的物理現象，開拓新的研究領域；同時利用和改進量子信息中發展的對多體問題處理的數值方法，如TEBD,PEPS等，實現對相關物理問題的細緻研究。

結題摘要

冷原子系統由於其高度的可調節性而被認為是用來做量子模擬和量子調控的理想平台。實驗上通過合理操控原子的外部運動自由度和內態，我們可以實現對各種重要物理模型的模擬。基於原子內態輔助的量子模擬參考了量子光學、原子物理中對少數原子內態操控上的優勢，結合我們自身在這方面的研究經歷,從而期望找到更加合理和高效的模擬方案。圍繞著這一研究目標，本項目中，我們著重研究了在冷原子系統中各種重要物理模型的實現機制和相關的物理問題。我們先後研究了光晶格系統中實現阻挫隧穿的物理機制，並在此基礎上，討論了系統的相變性質；我們研究了環上玻色氣體中量子相變性質隨系統參數調節而導致的一些新的物理性質。另外，隨著近年來實驗工作的進展,自旋軌道耦合效應在冷原子中的物理實現。我們跟進這一研究潮流，提出了自旋軌道耦合效應的理論方案。在這些物理實現的基礎上，我們進一步探討了給定條件下系統的物理性質，在平均場的角度上描述了體系的相變等性質。這些成果的獲得為在冷原子中模擬和尋找新的物質相提供了理論依據。一些新物質相的發現也進一步豐富了該系統中的物理內容，促進了下一步的實驗和理論工作。特別地，我們關於自旋軌道耦合玻色氣體的研究受到國內外同行的關注和認可，相關工作還受到JPB雜誌的邀請撰寫了綜述一篇，總結了我們在這方面的工作進展。在本項目的支持下，三年中共撰寫學術文章8篇,正式發表7篇，其中綜述一篇，他引60餘次，其中單篇最高20餘次。