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玻色—爱因斯坦凝聚中的自旋压缩

李筠  
【摘要】:自旋压缩态是一个多体纠缠态,它对于原子干涉仪,精密光谱测量以及量子信息有着重要意义。本文研究了双模冷原子(玻色-爱因斯坦凝聚)中自旋压缩的产生。压缩的机制是依靠冷原子之间的弹性相互作用。在实际实验中,伴随这一作用同时存在的其它因素,诸如退相干效应,凝聚体模式的集体激发(空间动力学)等,将严重影响着最终获得的自旋压缩量。为符合实际实验情况,在研究中我们考虑了由粒子损失导致的退相干效应,以及冷原子的空间动力学对于压缩量的影响。我们发现,当粒子损失的百分比与压缩参数可比拟时,粒子损失带来的效应不可忽略。通过运用波函数蒙特-卡洛方法,我们得到了一个能够定量描述粒子损失对于自旋压缩影响的解析表达式,它使我们能够对实验参数进行优化,以逼近可获得的最大压缩极限。另一方面,我们发展了一套半解析方法,用于研究压缩过程中相互关联的自旋动力学与外部空间空力学。这一方法使得原本为计算相应结果所依赖的庞大数值模拟得以大大简化。在某些特殊情况下,我们的方法甚至可以得到完全解析的理论结果。我们将理论研究应用于实际情况,并在最近实现的原子芯片上的自旋压缩实验中取得了成功。最后,我们研究了另一种与自旋压缩有关的冷原子系统,冷原子的两个自旋分量由两个外部的空间模式构成,它们通过隧穿效应相干偶合。在T(?)Tc的低温条件下,.基于双模模型我们计算了该系统可获得的自旋压缩量;而在T(?)Tc的高温区域,我们研究了该系统在巨正则系宗下跟自旋压缩相关的平衡态统计性质。


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