《玻色氣體中的自旋軌道耦合效應的模擬和套用研究》是依託中國科學技術大學，由周祥發擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：玻色氣體中的自旋軌道耦合效應的模擬和套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周祥發
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目著重研究自旋軌道耦合玻色氣體中的量子模擬、相變及相關的套用研究。自旋軌道耦合在不同的物理領域均有豐富而又重要的理論和套用價值。由於傳統的材料系統主要關注的費米系統，而對於玻色系統，相關研究較少涉及，研究其在冷原子中模擬和相變對於進一步豐富該系統中的物理有很大的補充作用。本項目中，我們結合在量子光學中的研究背景，考慮自旋軌道耦合，特別是對於具有特殊物理性質的耦合作用在原子系統中的物理實現機制，並以此為基礎,利用數值和理論相結合的方法研究其中的奇異量子態，以及對應的相變問題。進一步地，我們將考察自旋軌道耦合冷原子系統與量子光學體系之間的類比和耦合，並討論與之相關的套用問題。
結題摘要
本項目中，我們集中研究了玻色系統中的自旋軌道耦合效應的模擬、調控，以及與之相關的套用等。傳統材料系統的很多特性與電子（費米子）的自旋軌道耦合行為有關。而在冷原子量子氣體中，玻色原子的自旋軌道耦合可以通過雷射誘導的方法調控，故近年來受到學界的普遍關注。另一方面，光子作為另一種重要的玻色系統，其特有的調控自旋和軌道角動量的手段，為開發相關的可能套用提供了可能。本項目中我們集中討論這兩種不同玻色系統中軌道角動量自由度所導致的新的物理效應。 在玻色量子氣體中，我們研究了自旋軌道耦合可能誘導的新的渦漩量子態；我們提出了一種在大自旋的原子系統中實現人造磁單極場的方案，可以用原子來模擬電子在磁單極場中的行為，並可以類比球面上的量子霍爾效應模型。在晶格系統中，我們還討論了阻挫躍遷對體系相變的影響等。這些研究為在冷原子系統中發展新的調控手段，為研究新的物理內容及尋找的新的物質相提供了可能的實驗方向。 在量子光學系統中，我們提出了一種可以在單個光學腔中利用光子的軌道角動量實現1D晶格模型的方案，這個虛擬的1D晶格是以光子不同的軌道角動量來標記格點位置的。同時，作為原子、光子系統的交叉，我們研究了光腔和原子複合系統中的調控問題，討論了如何在光腔系統中模擬冷原子Bose-Hubbard模型的方案，以及如何構造原子與原子之間的自旋相互作用，從而製備出可以實現高精度測量的多體量子態等。這一研究為拓展光子系統的物理內容、及構造新的光學器件提供了理論指導。 到項目結題為止，已在國際重要學術刊物上正式發表與項目相關的學術成果10篇，包括PRL３篇，PRA(B)６篇。目前尚有２項與本項目相關的研究課題已基本完成，論文已在撰寫中。
