冷原子中准晶拓扑的测量及一维量子反常Hall效应

发布时间：2021-01-16 12:24

　　原子的激光冷却与囚禁无疑是从20世纪末至今物理学发展最为迅速、成果十分辉煌的一个领域,其中包括了中性原子的激光冷却与超冷量子气体的制备等等。在中性原子的囚禁方向,此前的研究人员的主要研究课题是如何提高单个原子的操控精度。随着研究的不断深入,现今的科学家们着重于在此基础之上将单原子的精细操控和囚禁扩展到对介观及宏观原子点阵的有效调控上,以此达到在介观及宏观尺度上对现今的量子理论给予佐证及对未知领域探索的目的。光晶格中的超冷中性原子与环境的相互作用很弱,因此即使在超冷中性原子形成的体材料当中,它也是一个相当纯净的系统。同时,光晶格中的超冷中性原子气,从原子气的制备,各种囚禁势结构的形成,原子间跃迁的产生,到原子间自旋轨道的形成及原子间强关联相互作用的构造等等,这些在光晶格冷原子实验当中都可以被精确的操控,并且其存储和保持量子相干性的时间也相对较长。基于这些独特的性质,光晶格中的超冷中性原子是用来实现量子模拟的理想平台,不管是单体还是多体系统,甚至可以设计达到凝聚态系统无法达到的参数状态。此外,光晶格还提供了多种技术手段来探测这些系统的特有性质。在本文的量子模拟中,我们研究了用冷原子体系实现... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）向右运动的原子与向左入射的激光束：（ｂ）吸收光子后处于激发态的原??子；（ｃ）原子的各向同性的自发辐射，原运动方向稍有改变

经过不懈努力，美国Ｃｏｌｏｒａｄｏ大学和美国国家标准局的联合天体物理实验??室（ＪＩＬＡ）的Ｃｏｒｎｅｌｌ和Ｗｉｅｍａｎ终于在１９９５年首次实现了?１７０ｐ／Ｔ的稀疏铷原子??气玻色－爱因斯坦凝聚（见图１．２）?［９］。不久后，麻省理工学院（ＭＩＴ）的Ｋｅｔｔｅｒｌｅ则??制得了钠原子气的凝聚体［１０］。为此，Ｃｏｒｎｅｌｌ，?Ｋｅｔｔｅｒｌｅ和Ｗｉｅ－?ｍａｎ因实现稀??－４－??

??图１．３由冷原子形成的二维光晶格示意图［１１］??图１．４?二维方晶格实验装置示意图［１２］??子排列成有序的晶体结构。图１．３是二维光晶格的示意图，原子被囚禁在周期??性势场中，形成一个常见的二维晶体结构。在二维光晶格中，平方格子是一??种较容易实现的光晶格。图１．４就是二维平方格子的生成装置实验示意图。在??ｘ?－?ｙ平面内，利用互相垂直的两对反向传播激光（红色箭头）生成二维的方形驻??波来囚禁原子，通过两束在垂直平面成１５°夹角的激光（蓝色箭头），可以产生??一个在竖直方向上较深的势阱［１２］。这个深势阱使得２方向上不同层之间的原??子很难跃迁，原子只能在：ｒ－ｙ平面内跃迁，我们就获得了所需要的二维方格??子。??同样地，一维光晶格和三维简立方光晶格也可以用类似的方式生成。如图??１．５（ａ）左图所示，两束反向平行传播激光束会形成一组二维圆盘状势阱，如果再??在平行于二维圆盘的平面上增加一对类似激光束（与原来的两束激光垂直）


本文编号：2980824