變化掃描頻率外場下的Landau-Zener隧穿.pdf

1、能級間的Landau-Zener隧穿是一種最基本也非常重要的量子現(xiàn)象,它描述了某個系統(tǒng)在外場驅動下所發(fā)生的相鄰能級間的量子隧穿,其理論模型最初由Landau,Zener和Stueckelberg在1932年分別獨立提出的。這種隧穿在各個物理系統(tǒng)中普遍存在,如自旋體系、化學反應系統(tǒng)、核物理系統(tǒng),并且應用到了許多領域,如碰撞理論、納米磁的自旋隧穿、BEC、量子計算、超晶格、超導器件以及冷原子體系等。雖然從Landau-Zener隧穿被發(fā)現(xiàn)至

2、今已經有80多年,但人們對其的研究熱情不僅沒有減退,反而因為它能解釋許多廣泛深刻的物理現(xiàn)象使得人們對其的研究興趣大大增強。
　　 Landau-Zener模型是最簡單、最普遍的線性二能級隧穿理論,為了解釋更多的物理現(xiàn)象,人們在Landau-Zener理論基礎上,不停地將該理論進行深入研究并得到了廣泛的應用。比如將線性二能級理論擴展至非線性二能級情形,它為人們研究加速光晶格提供了一個較為理想的物理模型,即將BEC系統(tǒng)理解為在Bri

3、lliouin區(qū)邊界旁的雙能級模型,也就是兩個最低Bloch帶之間的非線性Landau-Zener隧穿。后來,人們又提出了線性三能級的Landau-Zener隧穿,與線性二能級的Landau-Zener隧穿相比,多考慮一個能級使得問題更加復雜化,也引起了相應的物理特性。人們沿著這一思路繼續(xù)研究,探索了非線性三能級的Landau-Zener隧穿。這種情況下,當非線性不是很強時,我們發(fā)現(xiàn),三個能級的結構與線性情況極其類似,唯一不同的是中間能

4、級所對應的本征態(tài)的性質會發(fā)生分段,該分段引起了絕熱定理的破壞,也就是所謂的絕熱隧穿。同時,不穩(wěn)定的本征態(tài)也引起了隧穿率的混亂,但當非線性較強時,能級結構的扭曲非常明顯并且極其復雜,這也使得絕熱定理被嚴重的破壞。正因為這些特殊的物理現(xiàn)象,使我們能將該理論在三勢阱的Bose-Einstein凝聚體系中加以應用。隨著研究的進一步深入,應用也越來越廣泛,人們將二能級、三能級逐漸擴展至多能級,并考慮了外場掃描頻率隨時間而改變,外部環(huán)境是快噪音等各

5、種復雜情形的應用。不管如何,最能引起人們興趣的就是非線性的Landau-Zener隧穿,它能得到許多獨特的物理特性。在研究人員的共同努力下,人們總結了非線性隧穿概率的一般屬性,它會隨著非線性相互作用的增強而發(fā)生奇異的變化,并引起了對稱性的破缺。
　　 本文主要講述Landau-Zener隧穿理論以及在不同情況下的隧穿概率,并研究了掃描頻率發(fā)生變化時對Landau—Zener隧穿概率的影響,其主要內容如下:
　　 1.介紹