光腔内一维扩展玻色-哈伯德模型的量子相变

光晶格为研究冷原子提供了一个非常纯净并且容易调节的实验平台.在光腔内的光晶格中载入冷原子,可以引入光子原子之间的耦合相互作用,有助于人们研究超辐射转变以及超流和超固体等量子相.除了最近邻格点之间原子排斥相互作用有助于形成超固体以外,原子光子耦合系数的正负符号随位置交替变化也有助于形成超固体.本文将这两种相互作用都考虑进光腔中扩展玻色-哈伯德模型,通过测量原子密度、光子密度、超流序参量、固体序参量和超固体序参量,用平均场方法得到系统的基态相图,发现与硬核系统相比,软核系统的超固体范围更大更容易被发现.此研究结果有助于指导光腔中冷原子实验寻找新的量子相.     

三腿梯子上硬核玻色-哈伯德模型的量子蒙特卡罗研究

运用集团平均场和密度矩阵重整化群方法得到三腿梯子中玻色-哈伯德模型基于z方向密度交错排布的超固体相,比单层三角晶格多一种超固体.然而平均场超流序参量没有考虑超流的方向,这种超固体的本质有待于进一步探索.本文运用可靠的有向圈随机序列展开量子蒙特卡罗方法模拟了三腿梯子上硬核玻色-哈伯德模型,通过测量层内和层间的结构因子和超流刚硬度,发现系统具有密度ρ=1/2的固体,增加量子隧穿后,z方向不存在超固体.计算结果有助于冷原子实验寻找新的量子相.     

玻色-爱因斯坦凝聚中的色散关系

超流性是玻色-爱因斯坦凝聚宏观量子效应的重要体现,分别用运动方程法和哈密顿量对角化方法,通过傅里叶变换导出了玻色-爱因斯坦凝聚超流体的色散关系,并给出了凝聚体中声子速度的表达式.结果表明,在长波极限下,色散关系与波数近似成线性关系.     

凝聚态、宏观量子效应和高温超导

凝聚态物理是对称性破缺的产物,由此讨论Ising模型及其推广;探讨分形的应用和Hall效应;探索宏观量子效应和超流;探讨高温超导及其袋模型,联系于玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),预言应该存在高温超流;讨论粒子-分子的类似性等,并总结宏观量子效应.     

液4He在Tλ的玻色凝聚及其奇异性质

液态^4He在Tλ=2．17K时发生相变，由HeⅠ相进入HeⅡ相，表现出“超流”等奇特性质。“超流”现象从本质上是一种量子效应——玻色凝聚，可以用玻色凝聚的统计力学理论以及“二流体模型”予以解释。     

光学晶格中一维偶极玻色气体的各向异性超流

文章研究了准一维光学晶格中的超冷玻色气体在偶板-偶极相互作用下的超流性质.通过解析分析发现,对于一维铬玻色原子气体,适当调节偶极原子的指向可以抑制超流的发生,在特定夹角处不存在超流.当接触作用与偶极相互作用可以相比拟时该效应最为明显,在实验上可以通过测量粒子流来验证该效应.     

液4He在Tλ的玻色凝聚及其奇异性质

液态4He在Tλ=2.17 K时发生相变,由HeⅠ相进入HeⅡ相,表现出"超流"等奇特性质."超流"现象从本质上是一种量子效应--玻色凝聚,可以用玻色凝聚的统计力学理论以及"二流体模型"予以解释.     

超流费米原子气体的动力学自旋结构因子的研究

主要计算了处于Bose—Einstein-Condensation·Bardeen-Cooper-Schrieffer（BEC—BCS）过渡区的超流费米原子气体的动力学自旋结构因子，并研究了它与频率的依赖关系．发现当波矢q处于（0．05kF，kF）范围内时，在小于超流能隙值的频率范围内动力学自旋结构因子会呈现一个峰．我们认为这个峰是由超流能隙下的自旋激发造成的．     

7Li原子的超流-绝缘相变

主要讨论加载在光学晶格中的、具有两体吸引相互作用的7Li原子可能呈现的量子相.我们应用平均场近似得出7Li原子的相图, 该相图与光学晶格中具有两体排斥相互作用原子的相图一样,由超流相和Mott绝缘相组成.同时,我们发现排斥三体相互作用对于稳定光学晶格中7Li原子的量子相有着重要的作用.     

一维准无序光晶格中硬核玻色气体的量子相变

文章研究处于一维准无序光晶格中的超冷玻色气体,主要研究非对角无序强度对强排斥相互作用极限下即硬核玻色气体的基态性质的影响。基于非对角Aubry-André模型,采用严格的数值计算方法,给出了硬核玻色气体的多体基态波函数。超流因子的计算结果表明,随着无序强度的增加,系统基态会发生从超流态到玻色玻璃相的量子相变。此外,计算了单粒子密度矩阵、自然轨道及其占据等物理量来进一步刻画系统基态量子相的性质。     

极低温下物质的奇异行为

<正>如果大量原子都处于相同的状态,会发生什么神奇的现象?用什么样的方法可以使一团处于杂乱热运动中的原子步调一致?让我们一起来了解一下什么是超流性、玻色子、玻色-爱因斯坦凝聚以及它们之间的关系吧。"齐心合力"的原子有一个流传很久的故事,讲的是一位父亲为了避免自己死后三个孩子争家产闹得四分五裂,想办法让他们团结的事。临终前,他给每个孩子一根筷子让他们折,当然一折就     

量子光学的群论方法

由于实验技术的发展,量子光学作为物理学的一个分支,在过去的几年内获得了迅速的发展。目前人们已经能够产生并探测单个光子,并且可以研究在超导谐振腔中的单个原子。现今,诸如冷离子、玻色-爱因斯坦凝聚物、量子信息及量子计算之类的量子光学应用推动了对量子系统聚合性的研究。     

光子气体量子相变对原子衰减率的影响

本文在二维非线性光学微腔中研究了光子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),并研究了光子气体量子相变对原子衰减率的影响.我们发现,纯光子对凝聚相原子衰减率是温度依赖的,随着系统温度的升高,系统自由能增大,原子衰减率也相应变大.     

一维Rydberg原子—腔系统

原子与腔相互作用系统具有许多物理性质,如态稳定性和量子相变.本文的模型是一维情形下Rydberg原子—腔相互作用系统,并对激发态Rydberg原子与腔场的耦合考虑了Rydberg原子间偶极—偶极相互作用的最近邻项.文中从三个角度对系统Hamilton量进行能量求解,分别是平均场理论,强耦合展开和量子蒙卡模拟,并得到了相应的参数空间量子相图.文中发现了超流相和介于超流相和固态相之间的稳定的超固态相,而且空穴激发的超固态相比粒子激发的更加稳定,不同相的存在和形状受有效化学势影响很大.     

各向异性玻色-爱因斯坦凝聚中的朗道临界速度

超流体中无阻尼运动的朗道判据被推广到各向异性的情形。在各向异性超流体中,朗道临界速度并非总是由平行于运动方向的元激发能谱决定。针对冷原子气体中两类典型的各向异性玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)——偶极相互作用BEC和自旋-轨道耦合BEC——指出凝聚体中运动杂质的临界速度一般小于沿运动方向的超流声速。当运动速度超过临界速度时,杂质的能量耗散率可以通过含时微扰方法计算。     

超冷量子气体的统计性质

近年来超冷量子气体的研究取得了一系列重大实验突破,其中包括玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现、超冷简并费米气的获得以及分子BEC的成功观测等,同时,BEC及简并费米气体相关理论也成为一个热门的研究课题.结合本研究组近期的部分研究工作简要地阐述超冷量子气体的统计性质,主要内容包括量子气体的尺度效应、外势的约束作用、粒子间相互作用的影响、q-形变量子气体的低温特性和非广延统计等.所得结论对进一步深入认识量子气体的低温特性,揭示各种宏观量子效应的实质具有一定的理论价值.     

任意子在一维光晶格上的超固体相

任意子是一种具有统计性质介于玻色子和费米子之间的粒子,光晶格上的任意子哈伯德模型具有丰富的量子相,比如动量分布非对称的超流相和配对超流相。文章考虑了任意子之间的排斥相互作用,运用平均场理论研究一维光晶格上的扩展任意子哈伯德模型,给出了系统经典极限相图,以及改变任意子系统相位因子时超固体在参数空间的分布。运用密度矩阵重整化群方法,计算了结构因子和动量随密度和波矢k变化的分布图,发现两者在某些区间同时具有尖峰,表明系统有超固体。此外,计算了不同密度下尺寸为16,24和48的结构因子并对其进行有限尺寸标度,发现在热力学极限下超固体相仍然存在。     

自旋轨道耦合BEC系统中类Dicke模型的相变

本文研究了自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚(BEC)系统的基态性质,并把它映射为量子光学中我们所熟悉的Dicke模型(N个二能级原子与光场的相互作用).采用自旋相干态的方法得出系统的基态能量、光子数和自旋极化随拉曼耦合强度的变化关系,从而探测了系统超辐射相和正常相之间的量子相变.     

二维玻色系统超流密度的重整化群研究

利用Holzmann-Baym超流密度公式以及准确到一圈图的重整化群方法,计算了零温下二维弱相互作用玻色体系的超流密度和超流刚度。计算表明,当高能涨落的贡献占主导地位时,超流密度与超流刚度对化学势的依赖关系会呈现标度行为, 与前人的研究结果相一致。     

超流性液态氦中的孤立子研究

孤立子是由非线性方程产生的，在非线性科学中起着重要作用．从超流性液态氦原子的运动方程出发，求出了解析解．结果证明，处于超流状态下的液态氦原子是一种奇特的孤立子，方程中的非线性自相互作用项a|ψ^2|ψ提供了一个能量小态，防止了粒子能量弥散，从而形成了波长为无穷大的、孤单的一个稳定孤立子．