雷射頻閃驅動冷原子系統的動力學研究

《雷射頻閃驅動冷原子系統的動力學研究》是依託廈門大學，由王矯擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雷射頻閃驅動冷原子系統的動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王矯
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

本項目研究雷射頻閃驅動冷原子系統的動力學特徵以及與之相關的基礎理論問題，探索對一個典型的經典不可積系統，其量子動力學行為有哪些基本特徵以及這些特徵產生的條件和機制。研究途徑是以雷射頻閃驅動冷原子系統作為經典不可積系統的代表，找到並建立該系統與相關理論的重要聯繫。主要研究內容包括：(1)一維準周期雷射頻閃驅動冷原子系統的能量擴散特徵及其與非線性sigma模型的關係；(2)二、三維雷射頻閃驅動冷原子系統的經典與量子動力學；(3)在雷射脈衝頻閃驅動冷原子系統中，量子共振與近量子共振條件下的偽經典-量子對應。此項目將加深和豐富人們的對經典量子對應原理成立的條件及其表現形式這一基礎理論問題的理解，拓展量子動力學以及冷原子研究與相關領域，如凝聚態物理、量子場論、以及統計物理的聯繫，並為冷原子系統的操控和套用等實際問題提供新的思路。

結題摘要

本項目旨在探索不可積系統的量子動力學行為的基本特徵及其機制。研究主要圍繞雷射頻閃驅動冷原子系統，以描述這一系統的理論模型、即受激轉子模型為主要研究對象，探討其動力學性質，並研究這些動力學性質與其他物理問題之間的重要聯繫。項目進展順利，達到了預定研究目標，取得了預期研究成果。共發表16篇高水平科研論文，有五名研究生通過本項目的開展獲得了培養和科研訓練。項目組取得的主要研究結果如下：1. 發現量子共振條件下周期受激轉子系統的“金屬-超金屬”轉變不依賴於系統的具體細節而只依賴於系統的對稱性，可按照對稱性劃分為不同的普適類，並且這一普適類的劃分與描述系統能譜漲落的隨機矩陣理論普適類劃分一致。這是對量子共振條件下周期受激轉子系統及其各種變形系統的一個較全面的認識；2. 發現量子共振條件下準周期量子受激轉子具有新的動力學相，驗證了基於非線性σ模型的解析理論的有效性並給出了其適用範圍，為利用該理論深入研究受激轉子系統提供了參考；3. 發現量子共振條件下雙激轉子系統波包在有限時間內的超彈道（superballistic）擴散行為，對該系統在有限時間內所有可能出現的三種波包擴散形式，即彈道擴散、超彈道擴散和指數擴散發生的條件做出了明確劃分，擴展和加深了人們對此類系統的認識；4. 通過數值模擬驗證並研究了具有1/2自旋的準周期受激轉子系統的動力學整數量子霍爾效應，並詳細分析了其性質和發生的條件，為深入探索基於受激轉子系統的量子拓撲現象奠定了基礎；5. 發現最簡不可積系統（即在邊界為直角三角形的檯球桌上運動的檯球系統）不具有遍歷和能均分性質，改變了人們長期對此所持的觀點，是澄清遍歷性和不可積性之間關係的一個重要例證；6. 理論上給出了巨觀材料熱電轉換效率達到熱力學極限（即卡諾效率）的微觀不可積動力學條件，把巨觀輸運性質和微觀不可積動力學性質聯繫在了一起，是對熱電機制認識上的一個突破，為熱電研究打開了一個新的探索方向；7. 發現一維哈密頓系統中存在自組織和非平衡態相變，表明有必要把一維輸運問題研究拓展到線性回響區以外。相關研究有望揭示出新的物質與能量輸運機制。