弱磁场下三阱光学超晶格中自旋为1的超冷原子特性研究.PDF

物理学报 ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．11(2013)110304 弱磁场下三阱光学超晶格中自旋为 1的 超冷原子特性研究术 秦帅锋 郑公平干 马骁 李海燕 童晶晶 杨博 (河南师范大学物理系，新乡 453007) (2013年1月6日收到；2013年 1月 30日收到修改稿) 双阱光学超晶格中的超冷原子是近期冷原子物理领域的研究热点．本文推广提出了实现三阱光学超晶格的方 案，并采用精确对角化的方法分别研究了弱磁场下对称三阱光学超晶格中铁磁性和反铁磁性的自旋为 1的原子系 统的基态，发现二者的相图很不相同：反铁磁性原子对应的相图中没有沿磁场方向总自旋磁量子数为土2的基态，而 铁磁性原子对应的相图中可能有．在负的二次塞曼能量区域，铁磁性原子的相图中只有完全极化态．分析了可控参 数影响基态的物理本质．由于这些量子 自旋态可以通过调节外磁场和光势垒的高度非常简便而精确地控制，适合用 来研究自旋纠缠． 关键词：三阱光学超晶格，自旋为 1的原子，弱磁场 PACS：03．75．Mn，03．75．Lm，67．85．一d DOI：10．7498laps．62．110304 献讨论光学超晶格中自旋为 1的原子的比较少．最 1引 言 近，Wagner等研究了双阱超晶格中自旋为 1的原子 数的台阶分布 8【】．与标量原子和自旋为 1／2的原子 1995年玻色 一爱因斯坦凝聚的实验实现使得 相比，自旋为 1的原子之间具有更丰富的自旋相互 超冷原子成为物理学一个非常活跃的研究领域．21 作用 9【)l0J．本文中我们将推广双阱光学超晶格，提 世纪初期，超冷原子在超流体和Mott一绝缘体之间 出实现三阱光学超晶格的理论方案，并研究弱磁场 的量子相变实验 1【J使得光晶格成为物理学许多研 下对称三阱光学超晶格中自旋为 1的原子系统的 究方 向的超低温实验室 2【J_2007年，美国国家标准 量子多体基态和相图．由于磁场很弱及三阱之间的 局的物理学家进一步实现了双阱光学超晶格 3[ ． 关联，存在许多奇异的自旋态．这些量子态可以通 在双阱光晶格中，每个双阱单元中的情况是完全一 过调节外磁场和光势垒的高度非常简便而精确地 样的，在实验中同时产生了许多完全相同的事例， 控制． 因此在一次测量过程 中就可 以得到所观测量的量 子力学期待值 5[J_基于这个新的试验方法，实现了 2模 型 许多新奇的现象．Cheinet等通过调节偏压势 _6J，观 测到双阱中无 自旋原子的粒子数台阶分布。这使得 2．1三阱光学超晶格 他们可以控制任意某个阱中的原子数．Trotzky等 原子感受到的光晶格势场是 由两束相对传播 则在对称的双阱中通过控制两个等效 自旋为 1／2 的激光束形成的驻波，数学上可描述为 的原子生成了自旋单态与 自旋三重态的价键态 7【]， 这对于量子磁性的实验研究非常有意义．以往 的文 x()=Vcos( ㈣ 十国家自然科学基金 (批准号、河南省科技创新杰出青年计划 (批准号：114100510021)和河南省教育厅自然科学基础研究计划 (批准 号：2011B140010)资助的课题． t通讯作者．E-mail：zhenggongping@yahoo．corn．cn ④2013中国物理学会 ChinesePhysicalSociety ttp：／／wulia~b．inhy．ac．c钆