玻色—愛(ài)因斯坦凝聚體的腔光力學(xué).pdf

1、在最近幾年中腔光力學(xué)正經(jīng)歷著飛速的發(fā)展，成為了大量理論與實(shí)驗(yàn)研究的焦點(diǎn)。其中十分誘人的一項(xiàng)進(jìn)展是使用原子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體取代被光壓驅(qū)動(dòng)的腔鏡展示出各種腔光力學(xué)效應(yīng)。而本文則設(shè)計(jì)了一個(gè)將凝聚體與腔鏡結(jié)合在一起的混合腔光力學(xué)系統(tǒng)，試圖通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)把光學(xué)、腔量子電動(dòng)力學(xué)、超冷原子物理、凝聚態(tài)物理、納米技術(shù)、量子信息等學(xué)科交融在了一起來(lái)推動(dòng)腔光力學(xué)的發(fā)展。本文的內(nèi)容可根據(jù)原子與腔相互作用的不同區(qū)域而分成兩個(gè)部分。
　　 當(dāng)腔與原子的

2、相互作用處于弱色散耦合區(qū)域時(shí)，腔內(nèi)的駐波光場(chǎng)會(huì)使原子凝聚體感受到一個(gè)周期性的偶極勢(shì)----光晶格，但凝聚體作為色散介質(zhì)對(duì)腔場(chǎng)的影響卻可以忽略不計(jì)。腔內(nèi)光場(chǎng)的強(qiáng)度由于腔鏡位置與光壓之間的非線性耦合而具有雙穩(wěn)的性質(zhì)，而這種雙穩(wěn)性質(zhì)也同樣反映在了光晶格的深度以及取決于這個(gè)深度的凝聚體多體基態(tài)上。同一個(gè)輸入光強(qiáng)可以使腔內(nèi)的凝聚體處于超流或者絕緣這兩種迥然不同的狀態(tài)，而對(duì)輸入光進(jìn)行特殊的時(shí)序控制，則可能實(shí)現(xiàn)凝聚體的雙穩(wěn)量子相變。尤其是在雙穩(wěn)切換點(diǎn)

3、附近光場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生跳變時(shí)，原子凝聚體的動(dòng)力學(xué)是本文的研究重點(diǎn)之一。
　　 當(dāng)腔與原子的相互作用處于強(qiáng)色散耦合區(qū)域時(shí)，腔內(nèi)的凝聚體被駐波光場(chǎng)激發(fā)出的動(dòng)量邊模能夠等效為一個(gè)光壓驅(qū)動(dòng)的腔鏡。而駐波場(chǎng)除了驅(qū)動(dòng)凝聚體和腔鏡外還像一個(gè)非線性的彈簧一樣把兩者連接起來(lái)形成一對(duì)非線性耦合振子。在適當(dāng)?shù)膮⒘肯?，整個(gè)系統(tǒng)，無(wú)論是腔內(nèi)光強(qiáng)，腔鏡位置，還是凝聚體的激發(fā)都是雙穩(wěn)的。我們發(fā)現(xiàn)在這個(gè)雙穩(wěn)區(qū)域附近，如果忽略系統(tǒng)的耗散，則其經(jīng)典動(dòng)力學(xué)能夠展現(xiàn)奇異的哈