二维自旋轨道耦合玻色气体及相关实验技术的研究

发布时间：2024-12-21 22:16

　　该博士论文是作者博士期间学习和工作的总结。本文通过在超冷原子实验平台上构造并且实现自旋轨道耦合,对超流体、拓扑绝缘体以及一些其他物理问题进行模拟和研究。在研究过程中,我们探讨了自旋轨道耦合的基本性质,并且根据需要发展了一些技术方法。本文首先简述了玻色爱因斯坦凝聚体的基本理论,讨论了自旋轨道耦合的一些基本性质,并且介绍了理论和实验上构造自旋轨道耦合的方案。然后描述了完整的实验装置系统。之后介绍了一系列在实验上对于一维/二维自旋轨道耦合的研究。首先,我们利用布拉格谱技术测量了一维自旋轨道耦合BEC的激发谱,发现了该体系中存在的旋子模式结构。通过调节耦合强度或者失谐可以实现对声子模式和旋子模式的调节,这是实验上首次在弱且短程相互作用体系中发现了旋子形式激发谱,为今后模拟强关联体系提供了新的思路。其次,我们提出了一个简单的实现二维自旋轨道耦合的方案并且在实验上成功实现了。该方案简单易行,无需相位的精确锁定、光势的精细调节等复杂技术,构造的系统具有维度可调、加热小、拓扑稳定等特点。在该二维自旋轨道耦合系统上,我们观测了动量空间上的体系基态、二维到一维自旋轨道耦合的演化以及系统的拓扑相变。然后,在已...

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1玻色爱因斯坦凝聚形成过程示意图

量子模拟是以超冷原子实验平台为基础的，该实验平台非常干净、易于操控??且能够满足一些严苛的实验条件。人们常常利用超冷原子系统来实现某一给??的哈密顿量，然后在该体系中使用一些技术手段来研宄拥有该哈密顿量的体??的性质，这也就是量子模拟。在量子模拟中，实现的给定的哈密顿量一般分为?....

图1.2ZoraoHadzibabic小组在玻色气体中实现的opticalboxtrap的示意图

图１．３?Ｍａｒｔｉｎ?Ｗ．?Ｚｗｉｅｒｌｅｉｎ小组在费米气体中实现的均匀势能的示意图。??３??

图1.4I.Block小组实现方形光晶格的示意图

中加入相对应的周期性势能，这样才能够利用量子气体系统很好地来模拟该料并且对材料进行研宄。实验上通常是利用光晶格来实现具有周期性的势能，如方形光晶格［１９，?２０］、三角光晶格［２１］、六角光晶格［２２］等等。而其中最为见的是方形光晶格，Ｉ．?Ｂｌｏｃｈ小组实现的方形光晶格［１９］....

图１．５?ＭＩＴ的Ｗ．?Ｋｅｔｔｅｒｌｅ小组制备量子简并的钠分子实验过程示意图

?２０??ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?（Ｇ）??图１．６?Ｒ．?Ｇｒｉｍｍ小组测量超冷分子中的磁矩结果。??５??

本文编号：4018988