卫栋，副教授，博导主要从事光与原子相互作用、量子精密测量的研究.PDF

卫栋，副教授，博导。主要从事光与原子相互作用、量子精密测量的研究。 个人主页：/web/weidong 电子邮件：weidong@ 联系电话 研究成果：已发表高水平SCI论文20余篇，主持国家级项目两项，参与多项国家级项目。 教育与工作简历 起止时间 学习或工作情况 1995.09– 1999.07 山西师范大学物理系 本科生 1999.07– 2001.09 山西省曲沃中学 教师 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室研究 2001.09– 2007.07 生 2007.07– 2013.01 山西大学物理电子工程学院 教师 2008.09– 2009.09 香港科技大学物理系 博士后 2013.01– 现在 西安交通大学理学院 教师 2015.09– 2015.11 英国伯明翰大学物理系 访问学者 一、研究方向 1. 基于冷原子的量子光学研究 二十世纪八十年代早期发展起来的激光冷却技术开拓了一个全新的低温领域——稀薄原子 气体低温系统。1997 年，朱棣文、塔诺季和菲利普斯因为在这一领域的杰出贡献而荣获 诺贝尔物理学奖。1995 年，物理学家又成功地将玻色气体冷却到了量子简并状态，得到 了玻色爱因斯坦凝聚体，E.Cornell，W.Ketterle 和C.Wieman 三人因此荣获了2001 年度的 诺贝尔物理学奖。简单地说，固体或液体中的原子之间具有很强的相互作用力，我们很难 对它们进行操控。气体中原子则不断地在作无规则热运动，即使在室温下空气中的原子分 子的速率也达到几百米/秒。在这种快速运动的状态下，即使有仪器能直接进行观察，它 们也会很快地就从视场中消失，因此难以对它们进行研究和利用。降低其温度，可以使它 们的速率减小，但是问题在于：气体一经冷却，它就会先凝聚为液体，再冻结成固体。而 只有接近绝对零度 （－273.16℃）时，原子运动速率才会大为降低。激光冷却就可以得到 这样既保持气体状态、又温度极低的原子样品。在实验上，我们采用六束激光束，并结合 磁场的条件下，可以将碱金属原子冷却并俘获住，得到约100 微开尔文的原子样品，冷原 子介质消去了多普勒展宽的影响，是开展量子光学研究工作的很好的介质。另一个技术是 电磁感应透明，这是一个量子干涉效应，它可以消除共振条件下介质对光的吸收。将这两 个技术结合起来，可以开展的工作有：单光子的产生和调制、量子存储、量子计算等等。 2. 量子精密测量研究 目前的热力学温标是由水的三相点温度 （273.16K）作为基准点来定义的，单位是开尔文 （kelvin）。热力学理论告诉我们，玻尔兹曼常数是连接温度和热能的桥梁。我们可以通过 能量和玻尔兹曼常数实现对温度的标准单位 （开尔文）进行重新定义，这种方法可以避免 宏观物理量的引入，具有更高的精确度。为了实现这一目的，近年来提出了一种新的光学 测量方法，它通过测量原子或分子气体的多普勒吸收谱，然后对吸收谱线进行拟合反推得 4 出玻尔兹曼常数。2007 年，法国C.Daussy 小组利用氨 NH 分子气体作为吸收介质，首次 3 使用激光光谱法对玻尔兹曼常数进行了测量；2015 年，澳大利亚阿德雷德大学Luiten 小 -6 组利用Cs 原子作为吸收介质测量得到的玻尔兹曼常数的不确定度为71*10 。原子谱线相 对简单，理论清楚，与之对应波长的激光器容易得到。在室温下，铷原子气体的D 线的