二维自旋轨道耦合量子气体的制备与拓扑相的精确判定

发布时间：2021-09-02 18:37

　　自旋轨道耦合是一系列新奇拓扑态及拓扑相的物理基础,如拓扑绝缘体、拓扑超导体、量子霍尔效应、量子反常霍尔效应、Weyl半金属、Majorana费米子等。拓扑量子态由非局域不变量描述,通常无法与局域的物理观测量相联系,进而很难通过实验探测拓扑态和拓扑相。尽管固体物理实验发展了各种各样手段来探测拓扑绝缘体、拓扑半金属等拓扑量子态,其并未直接探测出体系的拓扑数也没有提供拓扑相的直接证据。在固体材料中,由于材料生长的难可控性,往往无法实现所需求的拓扑量子体系。此外在常规的计算机模拟中,随着多粒子体系中粒子数量的增加,计算量成粒子数指数级增长,导致计算机模拟无法给出多粒子体系的基态。随着冷原子技术的产生与发展,用高可控性的量子模拟构建各种各样的新奇拓扑量子体系成为可能,在直接求解多粒子量子体系的基态方面也显示出重要优势,为直接探测新奇拓扑系统的拓扑相提供了可能。本文详细描述了通过玻色子自旋轨道耦合量子模拟研究二维体系的拓扑性质,以及由此发展的一些列实验方法。首先,本文将简要介绍冷原子技术的背景、应用及发展,并着重介绍玻色爱因斯坦凝聚理论以及在此基础上实现的多种自旋轨道耦合理论。其次,本文将介绍实验... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１材料中自旋轨道耦合所导致的各种拓扑现象和自旋电子器件

图１．３?Ｓｐｉｅｌｎｉａｎ小组提出的二维自旋轨道耦合方案（ａ）和三维自旋轨道耦合方案（ｂ）。??效应），这样中性原子就获得了等效磁场，如图１．４所示。光晶格驱动跳跃获得非??零相位的思想首先有Ｒｕｏｓｔｅｋｏｓｋｉ等人（２００３）和Ｊａｋｓｃｈ等人（２００３），在他们的??工作中提到获得非零相位的首要条件是建立内态相关的光晶格，如图１．４右图所??示。令Ｘ方向的晶格常数是４，ｙ方向的晶格常数是４，两个原子内态分别为??丨６〉和丨５〉。??通常有两种内态的选择方案：第一种选择方案是原子超精细结构基态的两??个磁子能级，这种选择方案主要针对碱金属原子（碱金属原子的激发态往往寿命??太短）。这种两个态拥有不同的磁矩，通过适当选取单光子失谐可以获得空间移??６??

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【参考文献】：
期刊论文
[1]High-Performance Sodium Bose-Einstein Condensate Apparatus with a Hybrid Trap and Long-Distance Magnetic Transfer[J]. 张峰,龙云,杨江陵,马国强,殷冀平,王如泉.  Chinese Physics Letters. 2015 (12)

博士论文
[1]超冷玻色气上二维自旋轨道耦合的实验研究[D]. 吴湛.中国科学技术大学 2017
[2]量子气体在自旋轨道耦合下的实验研究[D]. 张进一.中国科学技术大学 2013



本文编号：3379520