《超冷原子分子系統絕熱幾何相位研究》是依託西安交通大學，由栗生長擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超冷原子分子系統絕熱幾何相位研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：栗生長
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Berry相位(BP)是量子力學的重要概念之一，是量子絕熱理論的重要組成部分。近年來，BP在量子信息處理和量子計算機設計中表現出了重要的套用價值。藉助幾何手段進行量子信息處理主要是利用BP固有的容錯特性來避免局域無規噪聲的干擾以實現高精度量子計算。考慮到量子計算所涉及的物理系統大多為多體系統和複合系統，我們選擇在絕熱量子操控方面具有優越性的超冷原子分子系統作為研究對象。本課題將分別從平均場和全量子角度對超冷玻色原子分子系統的BP開展深入研究，建立量子多體玻色系統BP與經典Hannay角(HA)間的定量關係，揭示量子相變(QPT)和BP間的本質聯繫，探索通過BP的標度行為對QPT進行分類的標準。另外，本課題還將研究跟BP密切相關的量子干涉問題，通過尋找Stokes相位和HA及BP間的聯繫探討利用Ramsey干涉和Landau-Zener-Stuckelberg干涉對BP進實驗觀測的理論方案。
結題摘要
隨著量子力學的發展，幾何相位和量子相變的研究越來越受重視，因為他們在凝聚態物理、原子分子物理、光學、量子計算和量子信息等領域都有重要用途。本項目選擇量子多體系統為研究對象，重點研究了此類系統的絕熱幾何相位及其經典對應、量子相變跟絕熱幾何相位之間的聯繫、與多體玻色系統絕熱幾何相位實驗觀測密切相關的量子干涉、多體動力學穩定化和量子相變的動力學調控等問題。取得的主要研究進展包括：（1）研究了超冷原子-異核雙原子分子耦合系統的虛擬磁單極，得到了非球對稱分布的奇異虛擬磁單極場，發現該場對應的磁單極的磁荷是基本磁荷的整數倍，且這個倍數跟系統基態的能級簡併特徵和兩種不同類型原子數的差有關；（2）研究了超冷玻色原子-同核雙原子分子耦合系統的幾何相位和量子相變，得到了相變臨界點和兩條相變特徵標度律，發現了系統基態絕熱幾何相位在相變臨界點的不連續跳躍行為，建議用此描述系統的相變；（3）研究了相干原子間碰撞相互作用對光學微腔中兩能級原子玻色-愛因斯坦凝聚體量子相變和幾何相位的影響，發現可以用系統基態幾何相位一階導數的發散性來描述系統的超輻射相變；（4）研究了兩組分玻色-愛因斯坦凝聚體中矢量孤子型物質波的碰撞和干涉，發現在考慮相干原子間吸引相互作用和外加高斯型勢壘影響時，不同類原子的種間相互作用可直接導致波包傳播出現類似於“呼吸子”的行為，當兩列波的速度稍有不同時原來的物質波包就會在碰撞後發生合併或劈裂現象；（5）研究了周期調製對弱耦合超冷玻色原子-同核雙原子分子耦合系統量子相變的影響，發現利用高頻和低頻周期調製都可以改變相變的臨界點；（6）研究了強耦合超冷玻色原子-雙原子分子氣體的動力學穩定化，得到了能實現系統動力學穩定化的平均場相圖並跟全量子計算的結果進行了對比，發現量子漲落在非平衡態動力學穩定化過程中扮演著重要角色，且大大限制了平均場相圖的適用範圍。
