新奇人工自旋轨道耦合模型的量子特性研究
批准号:
11804205
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
陈立
依托单位:
学科分类:
冷原子分子物理及应用
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘敬鹄、高春平、陆展鹏、张瑞江、王凤梅、田康康、胡蕊
中文摘要
人工自旋轨道耦合自2011年首次实验实现以来引起了冷原子领域的广泛关注,这是因为人工耦合的超冷量子气体可以展现出电子等带电粒子在外场中运动时所具备的规范特性,因而在量子模拟拓扑超导体、拓扑绝缘体等凝聚态材料中有重要的研究价值。本项目拟在高维、高自旋的旋量气体以及旋量混合物中探索几种新奇的自旋轨道模型。首先计划利用平均场的处理方法研究自旋张量与轨道角动量耦合模型,讨论系统的基态特性,并在超越平均场框架下探索新奇的集体激发特性。此外,本项目将自旋轨道耦合的研究扩展至两种旋量气体的混合物之中,依此提出不同于拉曼光耦合的全新自旋轨道耦合诱导方案。结合近期高维、光晶格中自旋轨道耦合的实验进展,我们希望本项目为实验提供更多的理论方案,并解决传统拉曼光耦合方案所面临的原子加热等问题。
英文摘要
Spin-orbit coupled quantum gases as promising platforms to quantum simulate such novel phenomena of condensed matter physics as topological superconductors and insulators have drawn great attention in recent years. We explore several novel spin-orbit coupling models in high-spin, high-dimensional spinor quantum gases and even spinor mixtures. We plan to investigate mean-field ground-state properties of the system with spin-tensor and orbit angular momentum coupling, and further explore the collective excitation properties beyond mean-field framework. Moreover, we generalize the concepts of spin-orbit coupling into spinor superfluid mixtures, where a new experimental scenario in inducing synthetic couplings can be proposed. With the recent experimental achievements in high dimensional couplings in optical trap or optical lattice systems, we hope our research is helpful to provide more feasible experimental schemes in realizing various novel coupling models, and at the same time to circumvent some tricky technical problems such as optical heating and etc.
本项目围绕“新奇人工自旋轨道耦合模型的量子特性研究”这一主题,对自旋轨道耦合的超冷量子气体、自旋轨道耦合的玻色-费米混合物以及自旋张量耦合玻色量子气体中的量子相变、量子涡漩结构、自旋压缩与量子信息等方向展开了积极探索,发现了新的拓扑涡漩态,建立了自旋轨道耦合量子气体与量子信息和量子精密测量之间的联系,极大地拓宽了相关领域的研究范围,发表了一系列高水平的SCI研究论文。此外,作者还尝试结合机器学习和人工智能领域的最新研究进展,将机器学习算法应用于精密光学中的杂质检测问题以提升杂质检测的精度。这些新的探索为丰富冷原子、光学的物理学研究内容,挖掘量子系统与人工智能研究领域之间的内在联系奠定了研究基础。
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Spin squeezing in a spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensate
自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚中的自旋挤压
DOI:
10.1103/physreva.102.023317
发表时间:
2020-05
期刊:
PHYSICAL REVIEW A
影响因子:
2.9
作者:
[Chen Li, Zhang Yunbo, Pu Han]
通讯作者:
Pu Han
Spin-exchange-induced exotic superfluids in a Bose-Fermi spinor mixture
玻色-费米旋量混合物中自旋交换诱导的奇异超流体
DOI:
10.1103/physreva.100.031602
发表时间:
2019-04
期刊:
PHYSICAL REVIEW A
影响因子:
2.9
作者:
[Zhu Chuanzhou, Chen Li, Hu Hui, Liu Xia-Ji, Pu Han]
通讯作者:
Pu Han
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
物理学报
影响因子:
--
作者:
[张瑶, 张云波, 陈立]
通讯作者:
陈立
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:
Physical Review Letters
影响因子:
8.6
作者:
[Chen Li, Zhang Yunbo, Pu Han]
通讯作者:
Pu Han
机器学习在冷原子物理中的应用与量子实现
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批准号:12174236
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:陈立
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依托单位:
国内基金
海外基金