《超強耦合下電流QED的量子態操控》是依託山西大學，由陳剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超強耦合下電流QED的量子態操控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳剛
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
最近關於電流量子電動力學的實驗證明了原子與微波光子的超強耦合相互作用。在超強耦合下進行量子信息處理是克服消相干的有力途徑，這種抑制效果能使原子-光子系統在動力學特徵時間尺度內保持良好的量子相干性，從而實現高保真度的量子信息處理。在超強耦合下，其系統的動力學需要用含有反旋波項的Rabi模型來刻畫。但Rabi模型有其特殊性，不能運用原有Jaynes-Cummings模型的方法來研究超強耦合下的基本物理及其量子態操控。本項目研究在已有工作的基礎上揭示超強耦合下電流量子電動力學的新奇效應，尤其是在強外場驅動下揭示豐富的動力學特性，並在該系統提出新型的量子態操控和量子測量方案。本項目的結果不但對量子光學的深入發展具有一定的推動作用，而且在單原子量子控制上具有重要的套用價值，從而促進該方面在實驗上的進一步發展。
結題摘要
最近關於電流量子電動力學的實驗證明了原子與微波光子的超強耦合相互作用。在超強耦合下進行量子信息處理是克服消相干的有力途徑，這種抑制效果能使原子-光子系統在動力學特徵時間尺度內保持良好的量子相干性，從而實現高保真度的量子信息處理。本項目主要在已有工作的基礎上揭示超強耦合下電流量子電動力學的新奇效應，尤其是在外場驅動下揭示豐富的動力學特性，並在該系統提出新型的量子態操控和量子測量方案。主要研究內容和結果分以下四部分。第一部分是研究超強耦合下的單原子動力學。該部分主要解析獲得超強耦合下Rabi模型的能譜和波函式, 解釋實驗所觀察的Bloch-Siegert相移問題；發現一種新的Rabi振盪，而且其振盪正比於驅動幅度。第二部分是探索超強耦合在自旋壓縮中的套用。在當前實驗條件下，通過引入含時的集體原子-光子耦合強度，可以大幅度提高壓縮因子。在實驗參數下，該最大壓縮因子能達到40dB。另外，在高頻近似下，揭示自旋壓縮來源於含時集體原子-光子耦合誘導的強排斥自旋-自旋相互作用。第三部分是揭示超強耦合誘導的新奇效應。該部分主要討論超強耦合下多體系統的基態特性，揭示了系統豐富的量子相，包括電超輻射相、磁超輻射相、Z2電磁超輻射相、U(1)電磁超輻射相、反鐵磁正常相和反鐵磁超輻射相，等等。第四部分是初步討論自旋-軌道耦合誘導的新奇效應及其調控。通過引入含時的Rabi頻率並利用高頻技術獲得大範圍可控的自旋-軌道耦合，並預言由分離相到單動量相的新量子相變。該方案被美國NIST的I. B. Spielman教授實驗組證實。本項目的結果不但對量子光學和原子物理的深入發展具有一定的推動作用，而且在量子控制、量子信息和精密測量上具有重要的套用價值，從而促進這幾個方面在實驗上的進一步發展。
