微重力环境下超冷原子物理研究

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作者 李琳 汪斌 +3 位作者 周小计 陈徐宗 李唐 刘亮 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期29-55,共27页

中国空间站的发展和建成为微重力环境下超冷原子物理的研究及其应用提供了必要的实验条件.2022年10月31日,中国科学院上海光学精密机械研究所联合北京大学研制的中国空间站超冷原子物理实验柜(简称超冷柜)搭载梦天实验舱进入中国空间站... 中国空间站的发展和建成为微重力环境下超冷原子物理的研究及其应用提供了必要的实验条件.2022年10月31日,中国科学院上海光学精密机械研究所联合北京大学研制的中国空间站超冷原子物理实验柜(简称超冷柜)搭载梦天实验舱进入中国空间站.超冷柜的主要目标是在中国空间站建成以87Rb玻色–爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate,BEC)为工作物质的超冷原子物理实验平台,基于微重力环境优势利用两级交叉光束冷却(Two-Stage Crossed Beams Cooling,TSCBC)的实验方案获得皮-开尔文(picoKelvin,pK)量级的超冷原子,在微重力环境下通过调控以及观察极低温超冷原子以发现新奇的物理现象.本文介绍了BEC的实现和深度冷却实验方案,以及微重力环境下超冷原子物理研究与应用领域所取得的一系列进展;详细介绍了超冷柜的设计方案以及地面验证实验.到目前为止,超冷柜按照预期持续开展微重力环境下的超冷原子物理研究,在轨连续运行时间超过2年,取得了初步的实验结果,实现了超冷柜作为微重力环境下超冷原子物理实验平台的主要目标. 展开更多

关键词 玻色-爱因斯坦凝聚 超冷原子 中国空间站 微重力环境

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基于变分法的冷原子快速分束设计

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作者 张佳 郝敏佳 陈玺 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期769-776,共8页

量子绝热捷径技术可以沿着非绝热路径加速量子绝热过程.受绝热捷径技术的启发,提出了基于冷原子干涉仪在双势阱中快速且稳定地分束冷原子的方法.首先,应用变分近似方法处理平均场近似下的Gross-Pitaevskii(GP)方程,以此推导出玻色-爱因... 量子绝热捷径技术可以沿着非绝热路径加速量子绝热过程.受绝热捷径技术的启发,提出了基于冷原子干涉仪在双势阱中快速且稳定地分束冷原子的方法.首先,应用变分近似方法处理平均场近似下的Gross-Pitaevskii(GP)方程,以此推导出玻色-爱因斯坦凝聚的动力学方程;然后,使用反控制法设计外势阱的频率,在较短的时间内实现冷原子的快速分束.该方法避免了最终激发. 展开更多

关键词 量子绝热捷径技术 变分近似法 冷原子分束 干涉测量

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冷原子束或超冷原子束的产生及其应用 被引量：7

3

作者 邓联忠 印建平 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-12,共12页

综述了冷原子束或超冷原子束产生的基本原理、方法和实验结果及其最新进展。重点介绍了建立在激光冷却(多普勒、亚多普勒和亚反冲冷却机制)和磁光阱技术基础上的冷原子束或超冷原子束产生方案,并简单介绍了冷原子束或超冷原子束在基础... 综述了冷原子束或超冷原子束产生的基本原理、方法和实验结果及其最新进展。重点介绍了建立在激光冷却(多普勒、亚多普勒和亚反冲冷却机制)和磁光阱技术基础上的冷原子束或超冷原子束产生方案,并简单介绍了冷原子束或超冷原子束在基础物理问题研究和原子光学等领域中的应用。 展开更多

关键词 量子光学 冷原子束 超冷原子束 磁光阱 原子激光

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超冷三能级原子注入微脉塞的光谱性质 被引量：2

4

作者 张智明 梁文青 +1 位作者 钟晓霞 谢绳武 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第8期1101-1104,共4页

利用双光子 mazer的量子力学主方程 ,建立了谱的形式理论 .通过数值计算 ,研究原子质心动量、腔长、失谐量、原子泵浦速率、腔场衰减速率以及热光子数等因素对双光子 mazer谱的影响 .结果表明 ,双光子 mazer的光谱不仅有展宽 ,而且有频... 利用双光子 mazer的量子力学主方程 ,建立了谱的形式理论 .通过数值计算 ,研究原子质心动量、腔长、失谐量、原子泵浦速率、腔场衰减速率以及热光子数等因素对双光子 mazer谱的影响 .结果表明 ,双光子 mazer的光谱不仅有展宽 ,而且有频移 .频移既可以是红移的 ,也可以是蓝移的 . 展开更多

关键词 微脉塞 超冷三能级原子 光谱 双光子

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玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)实验及其最新进展 被引量：11

5

作者 印建平 王正岭 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2005年第3期235-257,共23页

近年来,有关玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实验研究得到了快速发展,并取得了一系列重大的实验进展。本文重点介绍了玻色-爱因斯坦凝聚的实验结果及其最新进展,主要包括具有正、负散射长度碱金属(7Li,23Na,41K,85Rb,87Rb和133Cs)原子BEC的实... 近年来,有关玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实验研究得到了快速发展,并取得了一系列重大的实验进展。本文重点介绍了玻色-爱因斯坦凝聚的实验结果及其最新进展,主要包括具有正、负散射长度碱金属(7Li,23Na,41K,85Rb,87Rb和133Cs)原子BEC的实现,自旋极化1H原子、亚稳态4He原子和具有2个价电子的174Yb稀土原子BEC的实现,全光型BEC和微阱BEC乃至低维BEC的实现,甚至分子BEC和费米原子对的凝聚以及超冷BEC凝聚体的应用等。 展开更多

关键词 玻色-爱因斯坦凝聚(BEC) 激光冷却与囚禁 原子BEC 分子BEC 原子激光 超冷分子

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超冷原子中的拉曼增益光栅(英文) 被引量：1

6

作者 匡尚奇 《中国光学》 EI CAS 2012年第5期464-469,共6页

为提高光栅的衍射效率,提出了基于主动拉曼效应的超冷原子光栅系统。理论研究表明:通过拉曼增益的空间周期性调节,可有效地将沿垂直光栅方向传播的弱探测光衍射到一级方向,同时零级衍射光将被放大。当系统中引进微波场的原子相干效应时... 为提高光栅的衍射效率,提出了基于主动拉曼效应的超冷原子光栅系统。理论研究表明:通过拉曼增益的空间周期性调节,可有效地将沿垂直光栅方向传播的弱探测光衍射到一级方向,同时零级衍射光将被放大。当系统中引进微波场的原子相干效应时,可以进一步提高光栅的一级衍射效率。在一定的条件下,拉曼增益光栅的一级衍射效率可高于电磁诱导相位光栅的一级衍射效率。该系统可作为高效光开关用于全光网络。 展开更多

关键词 超冷原子 主动拉曼增益 衍射光栅 原子相干 一级衍射效率

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光致规范场下的冷原子及自旋量子霍尔效应 被引量：1

7

作者 张新定 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期187-192,共6页

讨论了冷原子与激光场的互作用系统，对于碱金属原子例如^6Li与激光场互作用系统，通过恰当的光场参数配置，构造出具二重兼并的能量本征态，可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态，类似于自旋二分量体系。进一步研究发现，不... 讨论了冷原子与激光场的互作用系统，对于碱金属原子例如^6Li与激光场互作用系统，通过恰当的光场参数配置，构造出具二重兼并的能量本征态，可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态，类似于自旋二分量体系。进一步研究发现，不同自旋态将感受到自旋相关的光致规范场。当原子在设定的空间分布激光场中运动时，其所感受到的有效自旋相关规范场将导致自旋霍尔效应，并产生可观测的自旋霍尔流。 展开更多

关键词 量子光学 量子自旋霍尔效应 规范场 冷原子

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超低频调制光缔合光谱的实验研究

8

作者 汪丽蓉 马杰 +2 位作者 赵延霆 肖连团 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3201-3204,共4页

通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200μK,直径约400μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,... 通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200μK,直径约400μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,铯分子振转光谱分辨率较高。通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光,获得了超冷铯分子第一激发态6S1/2+6P3/2离解限0-g长程态高分辨振转光谱。为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子,光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线,对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制,通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号,将该信号反馈回激光器,实现闭合环路稳频,满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求,该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。 展开更多

关键词 超冷原子 光缔合 超低频调制 振转光谱

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超冷玻色气体中的电磁感应透明

9

作者 张益 张军涛 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期46-49,共4页

研究了超冷玻色气体中的电磁感应透明现象.利用平均场理论,考虑处于所有能级的原子被光势阱所囚禁,本文导出了系统的色散关系并计算了在超冷原子气体中传播的慢光的群速.

关键词 电磁感应透明 超冷原子 色散 光与原子相互作用

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光晶格中超冷原子自旋纠缠的研究

10

作者 杨兵 戴汉宁 苑震生 《信息安全研究》 2017年第1期53-59,共7页

多粒子量子纠缠是进行量子计算的关键资源,近年来发展起来的光学晶格技术为操控大量超冷原子量子比特进行信息处理带来了机遇.介绍在超冷原子自旋比特纠缠实验研究中取得的最新进展.此工作为使用光晶格中超冷原子间纠缠进行量子计算奠... 多粒子量子纠缠是进行量子计算的关键资源,近年来发展起来的光学晶格技术为操控大量超冷原子量子比特进行信息处理带来了机遇.介绍在超冷原子自旋比特纠缠实验研究中取得的最新进展.此工作为使用光晶格中超冷原子间纠缠进行量子计算奠定了实验基础. 展开更多

关键词 量子计算 多体纠缠 超冷原子 光晶格 自旋量子比特

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超冷原子向异核四聚物A_2B_2转化的暗态解

11

作者 李冠强 彭娉 《陕西科技大学学报（自然科学版）》 2012年第5期123-125,134,共4页

提出了超冷原子向异核四聚物分子A2B2转化的理论方案.在平均场近似下,对描述原子-分子转化系统的动力学方程进行解析推导,得出了超冷原子向异核四聚物分子A2B2转化系统的暗态解及其双光子共振条件.该理论结果证实了转化过程的可行性,为... 提出了超冷原子向异核四聚物分子A2B2转化的理论方案.在平均场近似下,对描述原子-分子转化系统的动力学方程进行解析推导,得出了超冷原子向异核四聚物分子A2B2转化系统的暗态解及其双光子共振条件.该理论结果证实了转化过程的可行性,为实验上进行复杂超冷分子的可控合成提供了重要依据. 展开更多

关键词 超冷原子 异核四聚物 绝热转化 暗态解

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原子相干对光缔合形成分子的影响 被引量：1

12

作者 王璞玉 杨国建 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期543-546,共4页

用量子统计方法,讨论了原子相干对超冷两态原子经光缔合形成超冷分子的影响.结果表明,在原子相干的作用下,光缔合形成的分子数随时间做近周期减幅振荡.原子相干对光缔合过程的暂态阶段影响强烈,而分子始终保持sub-Poisson统计分布.

关键词 超冷原子 光缔合 原子相干 分子转换率 二阶相关函数

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铷原子磁光阱中超冷等离子体的形成和演化（英文） 被引量：1

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作者 Syed ZU 李煜璠 +2 位作者 赵冬梅 马新文 杨杰 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第6期981-986,共6页

在铷原子的磁光阱中,通过光电离冷原子方法和稠密里德堡原子的自发演化方法产生了超冷等离子体.磁光阱中冷却并囚禁了10^7个原子,温度约为500μK,之后用一束脉冲激光将冷原子电离或者激发至高里德堡态,通过调节脉冲激光的能量控制离子... 在铷原子的磁光阱中,通过光电离冷原子方法和稠密里德堡原子的自发演化方法产生了超冷等离子体.磁光阱中冷却并囚禁了10^7个原子,温度约为500μK,之后用一束脉冲激光将冷原子电离或者激发至高里德堡态,通过调节脉冲激光的能量控制离子数量或者里德堡原子的数量.利用延迟斜坡电场或脉冲电场引出超冷等离子体中的电子,对超冷等离子体的形成和演化进行了研究,并利用库仑势阱模型对实验结果进行了解释.实验结果表明,由于来自长寿命里德堡原子的贡献,里德堡原子自发演化形成的超冷等离子体的寿命比光电离形成的超冷等离子体的寿命长. 展开更多

关键词 超冷等离子体 磁光阱 里德堡原子 光电离

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光腔中的超冷原子气体

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作者 余东洋 姬青 +1 位作者 张翔 张威 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2017年第4期125-147,共23页

近年来,光腔和冷原子气体的耦合系统受到了越来越多的关注。本文简要综述了近年来该领域在理论和实验方面的一些进展,重点关注其中的超辐射相变,并围绕光腔–原子耦合这一特征,分别介绍了超冷玻色气体和费米气体中的新奇量子相和量子相... 近年来,光腔和冷原子气体的耦合系统受到了越来越多的关注。本文简要综述了近年来该领域在理论和实验方面的一些进展,重点关注其中的超辐射相变,并围绕光腔–原子耦合这一特征,分别介绍了超冷玻色气体和费米气体中的新奇量子相和量子相变。这些研究工作展示了该系统在非平衡态物理、多体系统的量子模拟、人造规范势和人造自旋–轨道耦合等方向的价值和意义。 展开更多

关键词 腔量子电动力学 超冷原子气体 超辐射跃迁 非平衡态

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二维自旋轨道耦合在玻色爱因斯坦凝聚态上的实现

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作者 吴湛 孙威 +1 位作者 徐晓天 陈帅 《信息安全研究》 2017年第1期68-73,共6页

激光诱导的超冷原子自旋轨道耦合为研究量子物理中各种现象提供了一个有效的平台.提出并且在实验上用^87Rb简并气实现了光学拉曼晶格的二维自旋轨道耦合和相应拓扑能带结构.该方案无需锁相和对晶格势的精细调节,并且可以在一维和二维之... 激光诱导的超冷原子自旋轨道耦合为研究量子物理中各种现象提供了一个有效的平台.提出并且在实验上用^87Rb简并气实现了光学拉曼晶格的二维自旋轨道耦合和相应拓扑能带结构.该方案无需锁相和对晶格势的精细调节,并且可以在一维和二维之间可控地转换.研究了转换过程、自旋轨道耦合效应和非平凡拓扑能带等现象.该方案由于具有加热小、拓扑稳定等优点,为运用冷原子研究奇异量子相,包括拓扑超流等,开辟了广阔的前景. 展开更多

关键词 超冷原子 玻色爱因斯坦凝聚体 人造规范势 自旋轨道耦合 光晶格 拓扑相变

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玻色-爱因斯坦凝聚中的非厄米趋肤效应

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作者 李浩伟 崔晓玲 易为 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期7-13,69,共8页

研究了超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的非厄米趋肤效应。该效应源于非厄米自旋轨道耦合以及光诱导原子数损耗的共同作用。通过周期边界下体系能谱的缠绕,开边界下本征态向边界的积累,以及体系内部波包的单向传播,验证了非厄米趋肤效应... 研究了超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的非厄米趋肤效应。该效应源于非厄米自旋轨道耦合以及光诱导原子数损耗的共同作用。通过周期边界下体系能谱的缠绕,开边界下本征态向边界的积累,以及体系内部波包的单向传播,验证了非厄米趋肤效应的存在。其中单向传播的体动力学尤其适于该效应的实验探测。进一步通过非厄米Gross-Pitaevskii方程,研究了在相互作用与束缚势的作用下非厄米趋肤效应的性质。以上结果说明,非厄米趋肤效应及其在体系拓扑、动力学等方面的深刻影响,可以在当前冷原子实验平台上进行研究。 展开更多

关键词 非厄米物理 开放体系 非厄米趋肤效应 超冷原子

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