本文關(guān)鍵詞：光偶極阱中單原子的相干轉(zhuǎn)移和兩原子受控碰撞

  更多相關(guān)文章： 單原子 魔幻偶極阱 差分光頻移 異核碰撞

【摘要】：中性單原子量子比特在偶極阱中的量子操控以及兩原子的碰撞等在量子信息領(lǐng)域和少體物理動(dòng)力學(xué)研究方面有十分重要的意義。本文詳細(xì)研究了偶極阱中單原子量子比特的相干性,實(shí)現(xiàn)了單原子的魔幻囚禁和相干性無損的轉(zhuǎn)移；詳細(xì)研究了異核兩原子基態(tài)碰撞和光輔助碰撞,測量了一定條件下的碰撞損失的速率常數(shù)。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.實(shí)現(xiàn)了魔幻偶極阱,獲得超長的相干時(shí)間和相干性無損的轉(zhuǎn)移根據(jù)A. Derevianko在2010年提出的理論建議,利用平行于偶極光光軸的磁場來補(bǔ)償圓偏振阱的差分光頻移,可以獲得魔幻偶極阱。在存在高階光頻移效應(yīng)的阱中,我們將差分光頻移補(bǔ)償?shù)狡鋵?duì)光強(qiáng)的一階敏感度為零,獲得特定磁場和阱深下的魔幻偶極阱。在魔幻阱中,限制單個(gè)銣-87原子的退相干的因素主要是磁場起伏,由此我們測得單原子的典型的相干時(shí)間為200ms,比線偏振阱中大了2個(gè)數(shù)量級(jí)。我們還實(shí)現(xiàn)了原子在兩魔幻阱中的移出和移入,測得相干時(shí)間和無轉(zhuǎn)移情況下幾乎一致。相干性的延長和無損的轉(zhuǎn)移大大增加了量子比特的可擴(kuò)展性,為量子計(jì)算解決了一個(gè)關(guān)鍵性問題。2.測量了87Rb在偶極阱中的超極化率在單原子實(shí)驗(yàn)中,圓偏振囚禁場的等效磁場達(dá)到高斯量級(jí),光場對(duì)原子的超極化率不能忽略。我們觀察到圓偏振阱中的超極化率效應(yīng),并測定了超極化率導(dǎo)致的差分光頻移系數(shù)。該數(shù)據(jù)對(duì)于光阱中的精密測量具有重要的意義。3.觀察到偶極阱中的單原子自旋-旋轉(zhuǎn)耦合效應(yīng)當(dāng)原子處于旋轉(zhuǎn)的磁場下,或原子在磁場中做環(huán)形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí),由于自旋-旋轉(zhuǎn)耦合效應(yīng),我們可以觀察到其磁子能級(jí)附加了一個(gè)能級(jí)移位,數(shù)值等于原子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率。利用偶極阱帶動(dòng)單原子高速旋轉(zhuǎn)(1-3 kHz),我們觀察到原子的自旋-旋轉(zhuǎn)耦合效應(yīng)。這是首次在單原子系統(tǒng)中對(duì)該效應(yīng)的演示。4.實(shí)現(xiàn)了偶極阱中異核兩原子的基態(tài)碰撞和光輔助碰撞在一個(gè)偶極阱中裝載異核的兩個(gè)Rb原子,并制備到特定的基態(tài)超精細(xì)能級(jí),測量原子間的相互作用導(dǎo)致的碰撞損失。我們測量了四種基態(tài)組合,其中三種(至少有一個(gè)原子處于基態(tài)上能級(jí))可以發(fā)生非彈性碰撞并導(dǎo)致原子損失。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)快速反應(yīng)通道(87Rb處于上能級(jí))和慢速反應(yīng)通道(87Rb處于下能級(jí),85Rb處于上能級(jí)),并精確地測得了異核原子碰撞的速率常數(shù)。異核原子碰撞過程中,施加85Rb的D2線閉合躍遷的近共振光,我們實(shí)現(xiàn)了兩原子的光輔助碰撞,同樣精確測定了兩原子碰撞損失的速率常數(shù)。同系綜中復(fù)雜的碰撞體系相比,我們的實(shí)驗(yàn)方法消除了同核原子的干擾和多體碰撞的損失等,得到的結(jié)果簡潔可靠。這種方法還可適用于多種碰撞體系,如激發(fā)態(tài)碰撞,超冷化學(xué)以及基于碰撞的量子信息處理等。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O562

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 刁文婷;何軍;劉貝;王杰英;王軍民;;利用藍(lán)失諧激光誘導(dǎo)微型光學(xué)偶極阱中冷原子間的光助碰撞提高單原子制備概率[J];物理學(xué)報(bào);2014年02期

，

本文編號(hào)：1281836