原子玻色--愛因斯坦凝聚中自旋壓縮的相干控制.pdf

1、最近二十年來，自旋壓縮引起了理論和實驗物理學家的廣泛關注。其原因主要來源于自旋壓縮的兩種應用：研究粒子關聯(lián)和糾纏，以及在實驗中提高測量精度。但是，自旋壓縮的定義并不是唯一的，應用最廣泛的主要有三種：Kitagawa和Ueda的定義、Sorensen等人的定義和Wineland等人的定義。本論文主要研究了利用電磁誘導透明(electromagneticallyinduced transparency，簡稱EIT)和強外場控制玻色-愛因斯坦

2、凝聚體(簡稱BECs)的自旋壓縮，以及利用EIT控制探測光和BECs原子的雜化自旋壓縮。本論文共分為三部分：
　　 第一部分包括第一章和第二章。在第一章中介紹了自旋壓縮的研究背景和研究現(xiàn)狀。第二章介紹了一些自旋壓縮的基本理論，包括自旋壓縮的定義、自旋壓縮參數(shù)以及自旋壓縮參數(shù)與對偶關聯(lián)、量子糾纏和量子Fisher信息的關系等。
　　 第二部分是本論文的主要工作，包括第三章和第四章。第三章研究了利用EIT相干控制BEC的自旋

3、壓縮，這里探測光和耦合光都是經(jīng)典處理的。首先用絕熱消除和久期近似推導了系統(tǒng)的有效哈密頓量(推廣的單軸扭曲模型)，然后再研究如何通過調節(jié)EIT的參數(shù)控制平均自旋方向、平均自旋長度和由Kitagawa和Ueda定義的自旋壓縮參數(shù)。在第四章，提出了一個用EIT控制雜化自旋壓縮的方案，其中的探測光是量子化的，而耦合光是經(jīng)典處理的。利用絕熱消除，系統(tǒng)就變成了一個有效的兩模系統(tǒng)，一個模是探測激光，另一個模是處于最低能態(tài)的凝聚體。通過計算我們得到了平

4、均自旋方向、平均自旋長度和由Sorensen等人定義的自旋壓縮參數(shù)的解析表達式。結果表明通過調節(jié)探測光子與原子的偶極相互作用和雙光子失諧量可以有效地控制前述參數(shù)。
　　 第三部分是第五章，研究了利用一個外場控制自旋壓縮的方案，利用冷凍自旋近似(frozen-spin approximation)得到了近似的解析解。研究發(fā)現(xiàn)平均自旋方向固定在x方向，而自旋壓縮周期性地出現(xiàn)在z方向，通過調節(jié)外場的強度和增加凝聚原子的數(shù)量可以產(chǎn)生自旋