玻色—爱因斯坦凝聚体耗散动力学的理论研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wobuwanlebuxingma
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从量子力学诞生至今,对于量子开放系统的研究从未间断。这些研究涉及到量子信息、量子光学、原子分子物理、凝聚态物理等各个物理学分支。尤其是近些年来,对于精确模型和操控量子开放系统的研究热情与日俱增。这些研究工作包括,利用随机过程实现重要的量子态、达到量子极限精度等方面的各种理论提案和实验技术。这篇论文的主要研究对象是玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统。这类系统包含着大量复杂的量子效应和物理规律,而且很容易受到环境的影响,发生量子退相干。耗散效应是发生量子退相干的原因之一,描述被研究系统中的粒子流入周围环境的过程。本篇论文就是围绕着耗散效应对几种不同类型的BEC系统动力学性质的影响而展开的。本文分别讨论了粒子数耗散下的原子-分子转化系统、粒子数耗散对双势阱BEC动力学的影响、距离选择型耗散对受驱动光晶格中BEC动力学的影响、双势阱BEC系统中依赖时间的宏观量子自捕获效应。全文共分六章,其中第三章到第六章是我们的主要研究工作,整篇论文的具体内容安排如下:第一章和第二章介绍了论文的研究背景和研究意义以及与本文研究课题密切相关的基本概念。分别回顾了量子开放系统和玻色-爱因斯坦凝聚系统这两类系统的研究历史。详细介绍了平均场近似和双模近似、Gross-Pitaevskii方程、约瑟夫森效应和约瑟夫森模型等模型和近似。第三章研究了粒子数耗散情况下原子分子BEC转化系统的动力学性质。在平均场近似下,我们计算了系统相空间中稳定点位置和类型随时问的变化情况,将系统的参数空间划分成不同的区域。每个区域具有对应的动力学性质和特征,系统在耗散过程中动力学性质的变化表现为不同区域间的转换。第四章研究了粒子数耗散对双势阱BEC系统动力学的影响。在平均场近似下,我们计算了系统相空间中的稳定点,发现稳定点的类型会在耗散效应作用下发生变化,由椭圆类型变为吸引子或排斥子。这种变化体现了系统的亚稳定性质。第五章研究了受驱动光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的耗散动力学。利用平均场近似和数值模拟方法,我们发现距离选择型耗散可以使凝聚体在光晶格中局域性的传播。在双格点即双势阱模型下,系统中的稳态可以被解析的表示出来。第六章讨论了双势阱BEC系统中依赖于时间的量子自捕获效应。利用这种自捕获效应可以将系统捕获到其自身有效哈密顿量的瞬时本征态上。通过调整原子间相互作用强度或外磁场参数,可以有效的控制势阱之间的原子布局数差。最后,我们给出了本文的总结和展望。
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