自從20世紀(jì)80年代人們發(fā)現(xiàn)了一種新奇的基本物質(zhì)相-拓?fù)湎嘁詠?拓?fù)淞孔游镔|(zhì)就以其奇特的物理性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景極大地吸引了人們的研究興趣。雖然在超冷原子領(lǐng)域已經(jīng)構(gòu)建了一些拓?fù)湎到y(tǒng),但測量系統(tǒng)的拓?fù)湫再|(zhì)總是存在各種困難。本博士論文主要探討利用非平衡態(tài)動力學(xué)方法在超冷原子平臺上研究自旋軌道耦合人工規(guī)范場的拓?fù)湫再|(zhì)和構(gòu)建新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文首先在前三章介紹在超冷原子平臺上研究非平衡態(tài)動力學(xué)和自旋軌道耦合規(guī)范場的一些背景知識。在緒論部分,簡述非平衡態(tài)動力學(xué)的研究現(xiàn)狀和自旋軌道耦合效應(yīng),第二章介紹在超冷原子氣體中合成一維和二維自旋軌道耦合規(guī)范場的理論方案及其相關(guān)性質(zhì),第三章介紹實(shí)現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚體、實(shí)驗(yàn)合成自旋軌道耦合規(guī)范場和參數(shù)標(biāo)定等相關(guān)技術(shù)。這些技術(shù)為我們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究自旋軌道耦合規(guī)范場的相關(guān)性質(zhì)提供了保證。然后,從第四章到第六章詳細(xì)介紹本人在博士期間的主要研究成果。第四章,介紹利用淬火動力學(xué)方法獲得平衡態(tài)系統(tǒng)的全部拓?fù)湫畔ⅰＴ谶@里,我們發(fā)展了一套“等價”測量所有布洛赫矢量的技術(shù):（1）對二維自旋軌道耦合的所有量子軸淬火,且只測量一個布洛赫矢量隨時間的演化:（2）對每次淬火后的布洛赫矢... 

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 在超冷原子中的非平衡態(tài)動力學(xué)
    1.2 自旋軌道耦合相互作用
        1.2.1 材料中的自旋軌道耦合相互作用
        1.2.2 冷原子中的自旋軌道耦合相互作用
    1.3 論文結(jié)構(gòu)
第2章 人工合成的自旋軌道耦合規(guī)范場
    2.1 拉曼躍遷
    2.2 一維自旋軌道耦合
    2.3 二維自旋軌道耦合規(guī)范場的人工合成
    2.4 二維自旋軌道耦合的拓?fù)湫再|(zhì)
        2.4.1 陳數(shù)和Berry曲率
        2.4.2 二維自旋軌道耦合的波函數(shù)和能帶-數(shù)值方法
        2.4.3 緊束縛模型下的結(jié)果
        2.4.4 能帶反轉(zhuǎn)面
第3章 相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)
    3.1 玻色愛因斯坦凝聚體的制備
    3.2 二維自旋軌道耦合的實(shí)驗(yàn)合成
    3.3 二維自旋軌道耦合參數(shù)的標(biāo)定
        3.3.1 光晶格深度和拉曼耦合強(qiáng)度的標(biāo)定
        3.3.2 確定共振點(diǎn)
    3.4 消除背景噪聲的技術(shù)
第4章 利用量子淬火動力學(xué)研究體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    4.1 理論方案
        4.1.1 基本思想
        4.1.2 實(shí)現(xiàn)方案
    4.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和測量方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.2.2 標(biāo)定電光調(diào)制器的相位
        4.2.3 量子淬火的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 原子云的動力學(xué)演化
        4.3.2 精確確定系統(tǒng)的拓?fù)湎鄨D
        4.3.3 從自旋紋理中得到拓?fù)浜珊湍軒Х崔D(zhuǎn)面
        4.3.4 動力學(xué)的“體-面”對應(yīng)
        4.3.5 觀測到有效拓?fù)湫畔⒌臈l件
    4.4 創(chuàng)新點(diǎn)和小結(jié)
        4.4.1 創(chuàng)新點(diǎn)
        4.4.2 小結(jié)
第5章 利用淬火動力學(xué)合成新的拓?fù)湎?霍普絕緣體
    5.1 霍普絕緣體
    5.2 對量子反�；魻柲Ｐ痛慊饘�(shí)現(xiàn)動力學(xué)的霍普絕緣體
        5.2.1 基本理論
        5.2.2 通過布洛赫矢量的(?)分量獲得霍普連接和霍普纖維叢
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 布洛赫矢量(?)分量的時間演化
        5.3.2 霍普連接的實(shí)驗(yàn)觀測
        5.3.3 霍普輪胎面的實(shí)驗(yàn)觀測
    5.4 二維自旋軌道耦合系統(tǒng)布洛赫矢量的全息成像-理論方案
        5.4.1 基本思想
        5.4.2 二維自旋軌道耦合的相位問題
        5.4.3 拉曼脈沖實(shí)現(xiàn)布洛赫矢量的全息成像
        5.4.4 數(shù)值模擬
    5.5 創(chuàng)新點(diǎn)和小結(jié)
        5.5.1 創(chuàng)新點(diǎn)
        5.5.2 小結(jié)
第6章 在一維自旋軌道耦合中觀測非均勻的Kibble-Zurek機(jī)制
    6.1 連續(xù)相變
    6.2 Kibble-Zurek機(jī)制
        6.2.1 均勻的Kibble-Zurek機(jī)制
        6.2.2 非均勻的Kibble-Zurek機(jī)制
    6.3 實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和測量方法
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        6.3.2 一維自旋軌道耦合的二階相變
        6.3.3 一維自旋軌道耦合參數(shù)拉曼耦合強(qiáng)度Ω_0的標(biāo)定
        6.3.4 探索Kibble-Zurek機(jī)制的實(shí)驗(yàn)步驟
    6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.4.1 觀測原子動量分布的分叉結(jié)構(gòu)
        6.4.2 提取時間部分的標(biāo)度律
        6.4.3 提取空間部分的標(biāo)度律
    6.5 數(shù)值模擬和理論評估
        6.5.1 轉(zhuǎn)變點(diǎn)的理論評估
        6.5.2 臨界指數(shù)的數(shù)值模擬
    6.6 創(chuàng)新點(diǎn)和小結(jié)
        6.6.1 創(chuàng)新點(diǎn)
        6.6.2 小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Precision mapping the topological bands of 2D spin-orbit coupling with microwave spin-injection spectroscopy[J]. Xiao-Tian Xu,Chang-Rui Yi,Bao-Zong Wang,Wei Sun,Youjin Deng,Xiong-Jun Liu,Shuai Chen,Jian-Wei Pan.  Science Bulletin. 2018(22)
[2]Dynamical classification of topological quantum phases[J]. Lin Zhang,Long Zhang,Sen Niu,Xiong-Jun Liu.  Science Bulletin. 2018(21)
[3]Probe Knots and Hopf Insulators with Ultracold Atoms[J]. 鄧東靈,王勝濤,孫鍇,段路明.  Chinese Physics Letters. 2018(01)

博士論文
[1]二維自旋軌道耦合量子氣體的制備與拓?fù)湎嗟木_判定[D]. 孫威.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]二維自旋軌道耦合玻色氣體及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究[D]. 徐曉天.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[3]超冷玻色氣上二維自旋軌道耦合的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳湛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[4]量子氣體在自旋軌道耦合下的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張進(jìn)一.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013



本文編號：3682170