Dynamics of Matter and Light-Matter Systems

物质和光物质系统动力学

基本信息

  • 批准号:
    2110158
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-06-15 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

While many everyday life experiences are governed by the laws of classical mechanics, important technological applications such as, e.g., the laser pointer, rely on quantum effects. Describing the time dynamics of quantum systems with multiple degrees of freedom from first principles is a highly challenging task. Correspondingly, many aspects of the quantum dynamics remain elusive despite the fact that most processes in nature are time dependent. This project considers two dynamical quantum systems, a pure matter system and a matter-photon system. Understanding the dynamics of these quantum mechanical systems will not only significantly advance fundamental science questions but also open the door for the next generation of quantum devices that take advantage of quantum coherences and entanglement. The research effort will contribute to educating the next generation of technologically literate workforce, thereby contributing to helping remedy the severe “skill gap” in the State of Oklahoma. The project will significantly advance two topics. (1) The dynamical control of the weakly-bound helium dimer, trimers, and tetramers will be explored. Motivated by exciting experimental progress, it will be investigated how to efficiently couple rotational and vibrational degrees of freedom through intense laser pulses of ~100 to 1000 fs duration. The goal is to induce and control alignment dynamics that is distinctly different from that of any molecule studied today, including that of heavy diatomic molecules such as the iodine molecule. The studies are expected to open an entirely new research direction, where initial universal states are being manipulated with intense lasers that probe the system’s non-universal energy and length scales. (2) Master equation approaches applicable to situations where the photon bath, coupled to emitters, has a non-trivial mode structure or where the dynamics is non-Markovian, will be developed. A key goal is to explore how a structured bath can be used to control collective emitter dynamics. The studies are expected to contribute significantly to the understanding of the dynamics of few-level systems coupled to an environment, focusing on regimes where many-body correlations are expected to be driven by few-body physics. The tools employed will range from analytical calculations to numerical approaches that utilize neural networks.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.
虽然许多日常生活经验都受经典力学定律的支配,但重要的技术应用,例如,激光笔,依赖于量子效应从第一性原理出发描述具有多个自由度的量子系统的时间动力学是一项极具挑战性的任务。相应地,量子动力学的许多方面仍然难以捉摸,尽管自然界中的大多数过程都是依赖于时间的。这个项目考虑了两个量子动力学系统,一个是纯物质系统,一个是物质-光子系统。 理解这些量子力学系统的动力学不仅将大大推进基础科学问题,而且还将为利用量子相干和纠缠的下一代量子设备打开大门。这项研究工作将有助于教育下一代技术识字的劳动力,从而有助于弥补俄克拉荷马州严重的“技能差距”。 该项目将大大推进两个主题。(1)将探索弱结合氦二聚体、三聚体和四聚体的动态控制。受令人兴奋的实验进展的启发,将研究如何通过持续时间约100至1000 fs的强激光脉冲有效地耦合旋转和振动自由度。其目标是诱导和控制与当今研究的任何分子(包括重双原子分子,如碘分子)明显不同的对齐动力学。这些研究有望开辟一个全新的研究方向,即用强激光操纵初始宇宙态,探测系统的非宇宙能量和长度尺度。(2)主方程的方法适用于光子浴的情况下,耦合到发射器,具有非平凡的模式结构或动力学是非马尔可夫,将开发。一个关键的目标是探索如何结构化浴可以用来控制集体发射器动态。这些研究预计将大大有助于了解耦合到环境的少能级系统的动力学,重点是多体相关性预计将由少体物理驱动的制度。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural properties of HeN4 ( N=2–10 ) clusters for different potential models at the physical point and at unitarity
不同潜在模型在物理点和幺正性下 HeN4 ( N=2−10 ) 团簇的结构性质
  • DOI:
    10.1103/physreva.105.022824
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yates, A. J.;Blume, D.
  • 通讯作者:
    Blume, D.
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Doerte Blume其他文献

Coupled-channel pseudopotential description of the Feshbach resonance in two dimensions
二维 Feshbach 共振的耦合通道赝势描述
  • DOI:
    10.1103/physreva.73.060701
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    K. Kanjilal;Doerte Blume
  • 通讯作者:
    Doerte Blume
Trapped polarized Fermi gas at unitarity
单一性下被俘获的极化费米气体
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Doerte Blume
  • 通讯作者:
    Doerte Blume
Degeneracies in trapped two-component Fermi gases.
被捕获的双组分费米气体的简并性。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    K. Daily;D. Rakshit;Doerte Blume
  • 通讯作者:
    Doerte Blume
Dilute Bose gases interacting via power-law potentials
稀释玻色气体通过幂律势相互作用
  • DOI:
    10.1103/physreva.77.032703
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Kalas;Doerte Blume
  • 通讯作者:
    Doerte Blume
Engineering dynamical phase diagrams with driven lattices in spinor gases
旋量气体中驱动晶格的工程动力学相图
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    J. O. Austin;Z. N. Hardesty;Qingze Guan;C. Binegar;Doerte Blume;R. J. Lewis;Yingmei Liu
  • 通讯作者:
    Yingmei Liu

Doerte Blume的其他文献

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Travel Support for Students to Attend 2019 DAMOP Conference, May 27-31, 2019 in Milwaukee, WI.
为参加 2019 年 5 月 27 日至 31 日在威斯康星州密尔沃基举行的 2019 年 DAMOP 会议的学生提供差旅支持。
  • 批准号:
    1902451
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Spin and Spatial Correlations of Few-Body Systems
少体系统的自旋和空间相关性
  • 批准号:
    1806259
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Few-Body Physics with Ultra Cold Atoms
超冷原子的少体物理
  • 批准号:
    1745142
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Temperature Dependence and Dynamics of Cold Few-Atom Systems
冷少原子系统的温度依赖性和动力学
  • 批准号:
    1762949
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Few-Body Physics with Ultra Cold Atoms
超冷原子的少体物理
  • 批准号:
    1509892
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Temperature Dependence and Dynamics of Cold Few-Atom Systems
冷少原子系统的温度依赖性和动力学
  • 批准号:
    1415112
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Universal and Non-Universal Few-Body Physics in the Ultracold
超冷中的普遍和非普遍少体物理学
  • 批准号:
    1205443
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Microscopic Description of Strongly Correlated Bose and Fermi Gases
强相关玻色和费米气体的微观描述
  • 批准号:
    0855332
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Monte Carlo Treatment of Bose and Fermi Gases
玻色和费米气体的蒙特卡罗处理
  • 批准号:
    0555316
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing grant
Monte Carlo Treatment of Atomic Gases - Low-Dimensionality and Impurities
原子气体的蒙特卡罗处理 - 低维和杂质
  • 批准号:
    0331529
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing grant

相似国自然基金

Baryogenesis, Dark Matter and Nanohertz Gravitational Waves from a Dark Supercooled Phase Transition
  • 批准号:
    24ZR1429700
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Probing matter-antimatter asymmetry with the muon electric dipole moment
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:

相似海外基金

Fabrication of chiral plasmonic nanogaps by hot electron-induced metal growth for enhanced enantioselective light-matter interactions
通过热电子诱导金属生长制造手性等离子体纳米间隙以增强对映选择性光-物质相互作用
  • 批准号:
    23K23191
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Deterministic quantum gate between photons in a next-generation light-matter interface
下一代光-物质界面中光子之间的确定性量子门
  • 批准号:
    EP/W035839/2
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Research Grant
Shedding light on dark matter with galactic dynamics in the Milky Way and beyond
通过银河系及其他星系的星系动力学揭示暗物质
  • 批准号:
    MR/X033740/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Fellowship
Light-matter interaction in quantum materials
量子材料中的光与物质相互作用
  • 批准号:
    2904757
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Studentship
Magnetic Resonances in Nonlinear Dielectric Nanostructures: New Light-Matter Interactions and Machine Learning Enhanced Design
非线性介电纳米结构中的磁共振:新的光-物质相互作用和机器学习增强设计
  • 批准号:
    2240562
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Computational modelling of ultrafast chiral light-matter interactions
超快手性光-物质相互作用的计算模型
  • 批准号:
    2892752
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Studentship
Study on light-field-driven dynamics for ultrafast control of quantum states of matter
用于物质量子态超快控制的光场驱动动力学研究
  • 批准号:
    23K13052
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Deterministic quantum gate between photons in a next-generation light-matter interface
下一代光-物质界面中光子之间的确定性量子门
  • 批准号:
    EP/W035839/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Research Grant
Broadband and tunable enhanced chiral light-matter interactions at the visible with new ultrathin helical metamaterials
新型超薄螺旋超材料在可见光下实现宽带和可调谐增强手性光与物质相互作用
  • 批准号:
    2224456
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: vdW isotope heterostructuring showcased in phononic light-matter interactions
职业生涯:在声子光-物质相互作用中展示 vdW 同位素异质结构
  • 批准号:
    2238691
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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知道了