【摘要】：少粒子系統(tǒng)量子隧穿的相干操控一直是科研工作者的研究熱點(diǎn),它既是研究量子相干控制的核心組成部分,也是量子信息處理的基礎(chǔ)。激光技術(shù)的飛速發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)少粒子系統(tǒng)量子隧穿的相干控制提供了很好的實(shí)驗(yàn)工具。2011年,隨著Lin等人在實(shí)驗(yàn)上首次實(shí)現(xiàn)旋量玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)的自旋軌道耦合,使得近幾年來(lái),人們的研究焦點(diǎn)逐漸地轉(zhuǎn)向具有自旋軌道耦合的冷原子系統(tǒng),主要源于自旋軌道耦合效應(yīng)能夠帶來(lái)更多新奇的物理現(xiàn)象。本學(xué)位論文通過(guò)應(yīng)用特殊量子態(tài)和自旋軌道耦合效應(yīng),主要研究了不考慮自旋軌道耦合的三粒子雙阱系統(tǒng)和考慮自旋軌道耦合的冷原子雙重光晶格系統(tǒng)量子隧穿動(dòng)力學(xué)的相干控制,所得到的研究結(jié)果對(duì)處理更復(fù)雜的多體問(wèn)題、量子開關(guān)的設(shè)計(jì)、原子晶體管以及量子信息處理等方面的研究提供了理論參考。全文共分為五章,作者自己的工作主要集中在第二、三、四章。文章具體安排如下：第一章為緒論部分,簡(jiǎn)要介紹了超冷原子物理、冷原子系統(tǒng)量子隧穿動(dòng)力學(xué)及相干控制以及自旋軌道耦合超冷原子系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)。第二章,我們研究了受周期驅(qū)動(dòng)的三粒子雙阱系統(tǒng),通過(guò)獲得系統(tǒng)不尋常的解析解研究量子隧穿的顯性控制。在高頻近似下,我們解析地得到了比較好的能帶結(jié)構(gòu)和一般的非Floquet態(tài)。在一些準(zhǔn)能譜的塌縮點(diǎn),非Floquet態(tài)變?yōu)椴粚こ５奶厥獾牧孔討B(tài)�；诮馕鼋Y(jié)果和相應(yīng)的數(shù)值結(jié)果的一致性,我們清楚的揭示了相干操控三個(gè)玻色子從一個(gè)阱隧穿到另一個(gè)阱的物理機(jī)制,并提出了一種顯性控制三粒子量子隧穿的實(shí)驗(yàn)方案。我們獲得的這些結(jié)果能夠被當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰λ^測(cè)[Chen et al. Phys.Rev.Lett.107,210405(2011)]。第三章,我們利用囚禁在一個(gè)深度和斜度聯(lián)合可調(diào)的驅(qū)動(dòng)雙阱三粒子系統(tǒng),研究具有相同準(zhǔn)能量的暗類定態(tài)之間量子躍遷的相干控制。在高頻近似和多重共振條件下,我們解析地求解了含時(shí)三體薛定諤方程并得到了所有的Floquet本征態(tài)和準(zhǔn)能量。通過(guò)合適地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)參數(shù)和初始條件,我們得到了不同的暗類定態(tài)和選擇性隧穿相干破壞(CDT)態(tài),使得暗類定態(tài)之間的量子躍遷能夠被顯性的操控。得到的解析結(jié)果被數(shù)值結(jié)果所證實(shí),并且兩者保持很好的一致性。這種在沒(méi)有準(zhǔn)能量差的兩個(gè)暗類定態(tài)之間的量子躍遷能夠被我們所提出的實(shí)驗(yàn)方案所觀測(cè),并可以通過(guò)調(diào)節(jié)初始和最后的原子布居來(lái)控制,這種暗類定態(tài)之間的量子躍遷在電磁誘導(dǎo)透明、量子裝置的設(shè)計(jì)和量子信息處理等方面可能具有潛在的應(yīng)用。第四章,我們利用一個(gè)具有自旋軌道耦合的單原子囚禁在受周期驅(qū)動(dòng)的雙重光晶格系統(tǒng)中,研究其依賴于自旋的動(dòng)力學(xué)局域化和定向輸運(yùn)的相干控制。在高頻極限和最近鄰緊束縛近似下,我們發(fā)現(xiàn)了一種新的去耦合機(jī)制,能夠把具有相同自旋的兩個(gè)量子態(tài)之間或者具有不同自旋的兩個(gè)量子態(tài)之間的耦合消除,在這種新的去耦合機(jī)制下,我們能夠得到兩組描述系統(tǒng)自旋反轉(zhuǎn)(或者不反轉(zhuǎn))的動(dòng)力學(xué)局域化和定向輸運(yùn)的精確的解析解。其解析結(jié)果被數(shù)值結(jié)果所證實(shí),兩者完美的一致性被呈現(xiàn)。將自旋軌道耦合單原子雙重光晶格系統(tǒng)所得到的結(jié)果推廣到自旋軌道耦合的多原子雙重光晶格系統(tǒng)(雙阱串中每個(gè)雙阱囚禁一個(gè)原子),具有可控傳播速度和傳播距離的自旋流和量子信息輸運(yùn)被研究。我們這里所得到的結(jié)果在量子信息處理等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。第五章,對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)與歸納,并對(duì)具有自旋軌道耦合的多原子系統(tǒng)量子隧穿的相干操控這一研究領(lǐng)域的發(fā)展前景作了簡(jiǎn)要的展望。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O469

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