基于两类玻色-爱因斯坦凝聚体杂化量子系统的量子力学基本问题研究

批准号:
11775075
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
匡乐满
依托单位:
学科分类:
A2502.量子物理与量子信息
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋亚菊、卢旺军、蒋登魁、李振、刘莉、朱玲莹、韩玉、郑学良、罗凤姣
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中文摘要
由原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)与光腔和/或杂质原子结合可以形成强耦合的BEC杂化量子系统。这类量子杂化系统中诸多参数的精确可控性为研究量子力学基本问题、产生和操控量子效应提供了一个理想平台,是当前超冷原子物理、量子物理和量子信息领域的研究前沿。本项目集中针对腔BEC和参杂BEC这两类杂化量子系统,充分利用杂化系统中各组分的量子特性和可操控优势,研究BEC杂化系统量子相干性的产生和操控机理,提出产生和操控宏观-微观和微观-微观量子纠缠的新方法,揭示BEC杂化量子系统中的新奇量子效应。利用BEC的激发模拟量子比特(杂质原子)的环境影响,发展量子消相干和量子速度极限时间的操控理论,提出加快量子系统动力学演化速度甚至实现量子速度极限演化的新方案,揭示量子相干性、量子速度极限时间和环境的非马尔科夫性之间的联系。这些研究对于量子物理和量子信息基础研究具有重要的科学意义和潜在应用价值。
英文摘要
Combine an atomic Bose-Einstein condensate (BEC) with a optical cavity or an atomic/ionic impurity to form a BEC hybrid quantum system with the strong coupling.The BEC hybrid quantum systems is providing a ideal platform for studying fundamental problems in quantum mechanics, generating and manipulating various quantum effects, and developing concepts in quantum information processing..due to the superb controllability of both the confining potential geometry and the interatomic interaction. Based two classes of BEC hybrid quantum systems, the cavity BEC hybrid system and the impurity-atom/ion dopped BEC hybrid system, In this project we will investigate physical mechanisms to produce and manipulate quantum coherence of these BEC hybrid systems, propose new schemes to create macroscopic-microscopic and microscopic-microscopic quantum entanglement,reveal new and exotic quantum phenomena in these BEC hybrid systems. We want to develop new theories to control quantum decoherence by making use of a BEC to simulate quantum reservoir of impurities. We will study quantum evolution speed limit time and dynamical evolution of the BEC hybrid systems, and explore possible approach to accelerate dynamical evolution and even reach to quantum evolution speed limit of a quantum system, and reveal connections among quantum coherence, quantum evolution speed limit time, and quantum non-Markovian degree of the reservoir.
项目背景:包含原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的杂化量子系统,由于各子系统中诸多参数以及BEC与各子系统之间的的耦合的精确可控性使其成为研究量子信息和量子力学基本问题的理想平台,是当前超冷原子物理、量子信息和量子力学基本问题研究领域的前沿。研究内容:本项目的主要研究内容是针对腔BEC和掺杂BEC这两类BEC杂化量子系统,充分利用BEC杂化量子系统中各组分的量子特性和可操控优势,研究BEC杂化系统的量子相干性的产生和操控机理,提出产生和操控宏观-微观(宏观)量子纠缠的新方法,揭示项目的背景:BEC杂化量子系统中的新奇量子效应。利用BEC的激发模拟量子比特(杂质原子)系统的环境(库)影响,通过对环境谱密度和量子操控系统的参数调节,发展量子消相干和量子速度极限时间的操控理论,提出加快量子系统动力学演化速度甚至实现量子速度极限演化的新方案。主要研究结果:通过开展该项目研究,在BEC杂化量子系统量子效应的产生、操控、探测以及量子特性和杂化优势的利用等方面形成了若干新的理论观点﹑概念、模型和方法。项目获得的主要创新结果包括:(1)提出了产生和操控宏观-微观(宏观)量子纠缠的掺杂BEC方法、量子腔光力学方法和量子测量方法等三种杂化量子纠缠的新方法;(2)提出了掺杂BEC中单个量子比特量子消相干速度极限的操控模型和利用量子速度极限见证量子相变的新方法;(3)基于腔BEC系统或掺杂BEC系统提出了实现高精度量子精密测量的三种新方案。科学意义:这一项目的开展不仅对研究和发现新奇量子效应﹑探索腔BEC杂化量子系统的量子力学本质特征、量子力学基本问题研究具有重要意义,而且对发展高精密测量技术和量子信息处理技术等未来的高新技术具有重要指导作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1103/physreva.101.063802
发表时间:2020
期刊:Phys. Rev. A
影响因子:--
作者:Liao Jie-Qiao;Huang Jin-Feng;Tian Lin;Kuang Le-Man;Sun Chang-Pu
通讯作者:Sun Chang-Pu
Ultrastrong Jaynes-Cummings model
超强杰恩斯-卡明斯模型
DOI:10.1103/physreva.101.043835
发表时间:2019-02
期刊:PHYSICAL REVIEW A
影响因子:2.9
作者:Huang Jin-Feng;Liao Jie-Qiao;Kuang Le-Man
通讯作者:Kuang Le-Man
Supersensitive estimation of the coupling rate in cavity optomechanics with an impurity-doped Bose-Einstein condensate
掺杂质玻色-爱因斯坦凝聚腔光力学耦合率的超灵敏估计
DOI:10.1364/oe.392902
发表时间:2020
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Tan Qing-Shou;Yuan Ji-Bing;Liao Jie-Qiao;Kuang Le-Man
通讯作者:Kuang Le-Man
DOI:10.1103/physrevlett.125.143605
发表时间:2020-10-02
期刊:PHYSICAL REVIEW LETTERS
影响因子:8.6
作者:Jiao, Ya-Feng;Zhang, Sheng-Dian;Jing, Hui
通讯作者:Jing, Hui
Nonlinear Dicke Quantum Phase Transition and Its Quantum Witness in a Cavity-Bose-Einstein-Condensate System
腔-玻色-爱因斯坦凝聚系统中的非线性迪克量子相变及其量子见证
DOI:10.1088/0256-307x/35/11/116401
发表时间:2018
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Lu Wang-Jun;Li Zhen;Kuang Le-Man
通讯作者:Kuang Le-Man
基于两类固态人工量子体系的非经典性与量子传感新机理理论研究
- 批准号:12247105
- 项目类别:专项项目
- 资助金额:300.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
腔玻色-爱因斯坦凝聚光力杂化系统中的宏观-微观纠缠及其应用
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:63万元
- 批准年份:2021
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
腔玻色—爱因斯坦凝聚光力杂化系统中的宏观—微观纠缠及其应用
- 批准号:12175060
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.00万元
- 批准年份:2021
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
基于耦合腔-玻色-爱因斯坦凝聚系统的量子效应及其操控
- 批准号:11375060
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
量子复杂系统的量子消相干量子纠缠和量子关联研究
- 批准号:11075050
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:46.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
几个大粒子数(宏观)系统的量子相干性和量子消相干研究
- 批准号:10775048
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
多体系统的宏观量子信息过程及其物理基础的理论研究
- 批准号:90203018
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
原子玻色-爱因斯坦凝聚中的宏观量子效应及其操纵控制
- 批准号:10075018
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:12.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
量子计算:理论及其在量子物理学中的应用
- 批准号:69873015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:1998
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
光与物质相互作用中的量子效应及其应用研究
- 批准号:19674013
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:7.0万元
- 批准年份:1996
- 负责人:匡乐满
- 依托单位:
国内基金
海外基金
