玻色-爱因斯坦凝聚体Rosen-Zener跃迁中的.PDFVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 61, No. 22 (2012) 220305 玻色-爱因斯坦凝聚体Rosen-Zener 跃迁中的 多体量子涨落效应* 王建忠 曹辉 豆福全 1) ( 北京理工大学物理学院, 北京 100081 ) 2) ( 北京应用物理与计算数学研究所, 计算物理国家重点实验室, 北京 100088 ) 3) ( 北京大学应用物理与技术研究中心, 高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室, 北京 100084 ) ( 2012 年3 月29 日收到; 2012 年6 月14 日收到修改稿) 研究了处于对称双势阱中玻色- 爱因斯坦凝聚体Rosen-Zener 跃迁过程的多体量子涨落效应, 分析了末态平均 布居数差与扫描周期的关系. 线性情况下, 得到了末态平均布居数差关于扫描周期的解析表达式, 该结果与平均场 下的结果完全一致, 并利用数值方法进行了验证. 非线性情况下, 通过数值计算发现, 快速扫描时末态平均布居数差 与平均场情况下的结果符合比较好; 然而绝热扫描时与平均场情况却有着很大的不同: 末态平均布居数差随扫描周 期的变化不再是平均场情况下的方波形式而是类似于正弦型的振荡, 而且振荡周期会随着粒子数 以及非线性参 数 的增加而增大. 关键词: 玻色- 爱因斯坦凝聚, Rosen-Zener 跃迁, 多体效应 PACS: 03.75.Lm, 67.85.−d, 03.75.Kk 引起了物理学界的广泛关注. 它具有许多奇特 1 引言 的动力学性质, 如自俘获 、动力学不稳定 性 以及调制不稳定性等. 这些性质使BEC 1932 年Rosen 和Zener 为解释双Stern-Gerlach 中的Rosen-Zener 过程表现出一些奇特的现象, 如 实验中自旋反转概率问题提出了Rosen-Zener 模 随着扫描周期的变化, 系统的布居数差会出现周期 的振荡 . 此性质可被应用于BEC 系统的非 型 : 通过扫描外场来实现双曲正割函数形式的 能级耦合强度, 从而控制系统的跃迁行为. 之后, 又 线性量子干涉与测量 , 冷原子的分子原子转 有大量工作研究了扫描方式为矩形 、高斯 、 化 , 量子相干控制 以及超导 等多个 方面. 然而, 前述大部分工作主要研究了BEC 在平 指数 的模型, 得到了其解析解, 并进行了详细 的讨论−. 这些工作大大促进了人们对微观世 均场下的Rosen-Zener 跃迁行为, 忽略了量子涨落 界−, 特别是两能级系统在外场下跃迁行为的 对系统动力学行为可能造成的影响. 特别是在非线 理解, 也引发了包括离子与原子碰撞导致的非共振 性情况, 即考虑粒子相互作用时, 量子涨落很可能 电荷交换 , 激光导致的粒子激发 , 表面离 会极大的改变系统的动力学行为 .