Quantum Many-Body Spin Dynamics of a Bose-Einstein Condensate

玻色-爱因斯坦凝聚态的量子多体自旋动力学

基本信息

  • 批准号:
    1208828
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-15 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research will investigate many-body spinor atomic Bose-Einstein condensates beyond the mean field limit. Our focus is on generating and studying quantum-correlated spin states including squeezed and entangled states, as well as exploring the application of these states to quantum-enhanced metrology of magnetic fields. This research builds upon our recent observation of spin-nematic squeezed states created in a spin-1 condensate quenched through a quantum phase transition. Additionally, we will investigate non-equilibrium quantum spin dynamics that will explore the fascinating intersection of metastability, correlations and entanglement in a quasi-isolated quantum spin system.These studies provide insight into fundamental principles of many-particle quantum mechanics that are important to many areas of physics. Squeezed and entangled states have a wide range of applications in quantum metrology, foundational studies of quantum mechanics, and quantum information and quantum simulations. This work utilizes and develops many of the techniques of ultra-cold atomic physics. Ultra-cold atoms and molecules have become important tools in studies of low-energy collisions, quantum degenerate gases (including Bose-Einstein condensates and degenerate Fermi gases) and precision measurements of fundamental constants and symmetries. Technological applications of these systems include precision sensors for navigation and magnetometry, atomic clocks and emerging quantum technologies including quantum information and communication. Ultra-cold atoms also provide new tools to investigate important problems in condensed matter physics including exotic magnetic order thought to arise in a wide variety of frustrated magnetic materials and unconventional superconductors.
本研究将探讨超过平均场极限的多体旋量原子玻色-爱因斯坦凝聚。我们的重点是产生和研究量子相关的自旋态,包括压缩和纠缠态,以及探索这些状态的应用,量子增强磁场的计量。 这项研究建立在我们最近观察到的自旋-1压缩态通过量子相变淬火的自旋-1凝聚。 此外,我们将研究非平衡量子自旋动力学,探索准孤立量子自旋系统中亚稳态,相关性和纠缠的迷人交叉点。这些研究提供了对物理学许多领域都很重要的多粒子量子力学基本原理的见解。压缩态和纠缠态在量子计量学、量子力学的基础研究、量子信息和量子模拟中有着广泛的应用。这项工作利用和发展了许多超冷原子物理学的技术。 超冷原子和分子已成为研究低能碰撞、量子简并气体(包括玻色-爱因斯坦凝聚和简并费米气体)以及精确测量基本常数和对称性的重要工具。 这些系统的技术应用包括用于导航和磁力测量的精密传感器、原子钟以及包括量子信息和通信在内的新兴量子技术。 超冷原子还提供了新的工具来研究凝聚态物理学中的重要问题,包括被认为出现在各种各样的受抑磁性材料和非常规超导体中的奇异磁序。

项目成果

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  • 资助金额:
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知道了