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与光学腔耦合的玻色—费米混合物在双势阱中的隧穿动力学

雷林霖  
【摘要】:本文主要研究光学微腔的单模腔场对冷原子系统隧穿动力学的影响。研究的内容主要分两部分:一是原子系统只有几个(10个左右)玻色子和一个费米子,探讨光学微腔对双阱中优先隧穿粒子种类的影响;二是原子系统包含多个玻色子和费米子(104-106),探讨光学腔对玻色子-费米子混合物隧穿动力学的影响。 在本文中我们首先简单的介绍研究冷原子系统所需要的一些基本知识,包括玻色分布、Gross-Pitaevskii方程、Jayneys-Cummings模型、两模近似、平均场近似以及Bose-Hubbard模型。 在第一个工作中,我们把只含单个费米子杂质的玻色-约瑟夫森结与光学微腔进行耦合,探讨光学微腔对系统隧穿性质的影响。没有光学腔耦合时,双阱中优先隧穿的粒子种类与粒子间的相互作用相关。与光学腔耦合后,优先隧穿的粒子不仅与粒子间的相互作用有关,还与光学微腔与玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的耦合强度有关。我们发现:光学微腔能够促进粒子的隧穿,促进哪种粒子隧穿取决于腔与BEC的耦合参数的数值与零的关系;光学微腔与粒子隧穿项的耦合能够影响相对粒子数差的阶梯图形,相比较玻色子而言,费米子受影响更显著。 在第二个工作里,将光学微腔与双阱中的玻色-费米混合凝聚体耦合,从光学微腔与双阱中玻色子-费米子混合物耦合体系的薛定谔方程出发,推导出了粒子数以及光子数算符随时间演化的表达式,构造出系统有效的经典哈密顿量,并利用数值方法作出相图,研究了系统的隧穿动力学,研究结果表明:改变玻色子和费米子之间的相互作用能够让相对粒子数差随时间的变化发生从有序到无序的改变,同时费米子之间的相互作用能够影响费米子以及玻色子的相对粒子数差随时间的演化,通过相图我们发现光学微腔能够使系统稳定点增多,运动模式增加,混沌加剧。


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