Manipulating Spinor Quantum Gases

操纵自旋量子气体

基本信息

  • 批准号:
    1912068
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.29万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-01 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This theoretical research program concerns the quantum mechanical properties of atoms in the ultracold low temperature regime. Each atom possesses internal states. In addition, the atom moves like a point particle and hence can be characterized by such quantities as momentum and angular momentum. In the ultracold regime the interplay between the atomic internal degrees of freedom, and their external motion, as well as interactions between different atoms, leads to many intriguing phenomena which this research project aims to investigate. On the one hand, such studies can deepen our knowledge about the fundamental properties of atoms --- the basic building blocks of matter; on the other hand, the research results could shed light on the mysteries of superfluids and superconductors which may have future societal impact.This research program can be divided into two projects. In the first project, the researchers will focus on the properties of a coherent mixture of two different atomic gases. Due to the presence of the inter-species interaction, the properties of such a mixture can be quite different from those of an individual gas. For example, certain properties of the pure gas may be significantly modified in the mixture, and new and exotic quantum phases that do not exist in a pure gas may emerge in the mixture. Furthermore, the inter-species interaction also offers a new control knob to manipulate the atomic system which may open up new avenues of research. In the second project, the researchers will consider ultracold atoms confined into one dimensional space. Such a system has been routinely realized in the laboratories by trapping atoms in elongated geometries. Such confinement can greatly affect the quantum properties of the atom. The researchers will develop new theoretical tools to help us better understand the novel properties of ultracold atoms in one dimension, particularly in the strong interaction limit where conventional methods often fail.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个理论研究项目涉及原子在超冷低温状态下的量子力学性质。每个原子都有内部状态。此外,原子像点粒子一样运动,因此可以用动量和角动量等量来表征。在超冷状态下,原子内部自由度与外部运动之间的相互作用,以及不同原子之间的相互作用,导致了本研究项目旨在研究的许多有趣现象。一方面,这样的研究可以加深我们对原子基本性质的认识——原子是物质的基本组成部分;另一方面,研究结果可以揭示超流体和超导体的奥秘,这可能会对未来的社会产生影响。这个研究计划可分为两个项目。在第一个项目中,研究人员将重点研究两种不同原子气体的相干混合物的性质。由于种间相互作用的存在,这种混合物的性质可能与单个气体的性质大不相同。例如,纯气体的某些性质在混合物中可能会发生显著的变化,并且在纯气体中不存在的新的和外来的量子相可能会出现在混合物中。此外,种间相互作用也为操纵原子系统提供了一个新的控制旋钮,这可能开辟新的研究途径。在第二个项目中,研究人员将考虑限制在一维空间中的超冷原子。在实验室中,通过将原子捕获在细长的几何形状中,通常可以实现这样的系统。这种约束可以极大地影响原子的量子特性。研究人员将开发新的理论工具,以帮助我们更好地理解一维超冷原子的新特性,特别是在传统方法经常失败的强相互作用极限下。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Deep learning-enhanced variational Monte Carlo method for quantum many-body physics
  • DOI:
    10.1103/physrevresearch.2.012039
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Li Yang;Z. Leng;GuangYuan Yu;Ankit B. Patel;Wenjun Hu;H. Pu
  • 通讯作者:
    Li Yang;Z. Leng;GuangYuan Yu;Ankit B. Patel;Wenjun Hu;H. Pu
Multicriticality and quantum fluctuation in a generalized Dicke model
  • DOI:
    10.1103/physreva.104.043708
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Youjiang Xu;Diego Fallas Padilla;H. Pu
  • 通讯作者:
    Youjiang Xu;Diego Fallas Padilla;H. Pu
Quantum Phases in a Quantum Rabi Triangle
量子拉比三角形中的量子相
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.127.063602
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhang Yu-Yu;Hu Zi-Xiang;Fu Libin;Luo Hong-Gang;Pu Han;Zhang Xue-Feng
  • 通讯作者:
    Zhang Xue-Feng
Spin-charge separation in a one-dimensional Fermi gas with tunable interactions
具有可调相互作用的一维费米气体中的自旋电荷分离
  • DOI:
    10.1126/science.abn1719
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Ruwan Senaratne;Danyel Cavazos-Cavazos;Sheng Wang;Feng He;Ya-Ting Chang;Aashish Kafle;Han Pu;Xi-Wen Guan;R;all G. Hulet
  • 通讯作者:
    all G. Hulet
Spin-Nematic Vortex States in Cold Atoms
冷原子中的自旋向列涡旋态
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.125.195303
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Chen Li;Zhang Yunbo;Pu Han
  • 通讯作者:
    Pu Han
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 28.29万
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  • 批准号:
    EP/L00609X/1
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 28.29万
  • 项目类别:
    Fellowship
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