詹明生_武汉原子分子物理研讨会_冷原子物理.pptVIP

冷 原 子 物 理The Physics of Cold Atoms 詹明生 中科院武汉物理与数学研究所 “冷”原子, “热”话题 “冷原子”特性 弱力(电磁场、光场)可控制 = 空间局域化 精密测量 (v、v2 效应小) 波动性明显：物质波干涉、原子光学 长的作用时间 Rb原子的激光囚禁 预期目标 单粒子控制技术积累，并微观集成化； 实现BEC、实现原子激光； 实现nm级原子刻蚀； 量子态随意操纵，量子体系受控纠缠演化； 单粒子囚禁： 单个粒子 (离子、原子、分子) 的电磁囚禁新方案，单粒子量子态的激光操纵；多个粒子的有序排列与态纠缠。 BEC： BEC作为原子源(原子激光)； 宏观量子体系物理效应(超流、孤子、隧穿、相互作用、多组分)； 物质波特性、非线性原子光学。 原子光学：冷原子的控制与应用新机制。原子束横向聚焦、纵向冷却、原子的导引，原子芯片，冷原子在表面的直接沉积和原子与掩膜的相互作用(原子刻蚀)，原子物理与表面物理、材料科学的交叉。集成原子光学。在精密测量、量子信息中的可能应用。 量子相干: 冷原子体系的量子相干与干涉，EIT，光存储，单光子-单原子量子相干转移。 冷原子运动动力学局域化，内态-外态耦合对混沌的影响，量子相干与量子混沌 。 Optical clocks coming of age P.Gill, Nature, 407, 579-580, 2000; PRL, 85, 2462-5,2000 (NIST) 单个Hg+ 冷却至1.7mK 得到 6.7Hz ? 6.3?10-15 ATTA (Atom Trap Trace Analysis): Ultrasensitive Isotope Trace Analyses with a Magneto-Optical Trap C. Y. Chen, Y. M. Li, K. Bailey, T. P. OConnor, L. Young, Z.-T. Lu, Science, 286, 1139-1141, 1999 85K (丰度 10-11)、81K (10-13) 单原子探测 效率 1*10-7 国内外进展 BEC Rb Na Li(1995) H(1998) He(2001) Atom Laser (1996) 物质波干涉 测量g (1999) 物质波四波混频(1999) 1,2,4 离子量子逻辑门(95)纠缠(00) MOT 单粒子 原子芯片 (2000) 量子相干 光速减慢17m/s(1999)8m/s(1999) 光存储(2000) 冷Cs2(1998), K2 (1999) 冷分子 原子光学 激光囚禁 激光冷却 (1986) 冷原子实验研究的重要进展 单原子长时间控制(2001) 全光BEC (2001) 发展趋势 BEC 原子光学 量子相干 新的BEC实现方案、新的宏观量子现象 理解超导 超流现象 原子激光: 连续输出 实用化 原子干涉仪：高精度、新应用 非线性原子光学：弱光非线性效应 集成原子光学：量子态控制 量子计算 光存储、弱光非线性效应 单粒子 单原子、单离子、单分子微观囚禁 量子态控制 多个单粒子排列、关联、态纠缠 美国 NIST、JILA、JPL、MIT 英国 NPL、SCOAP、牛津大学 德国 法国 奥地利 荷兰 日本 韩国 台湾 澳大利亚、新西兰 国内： 上海光机所 （Na、Rb) 北京大学 （Cs) 山西大学 (Cs) 武汉物理与数学所 (Rb) 理论： 华工、理论物理所、清华 实验 中性原子(Li、Rb) 的 激光冷却与囚禁 P = 3.5?10-9 Torr 7Li: n = 3 ?109 cm-3 6Li: n = 1.4 ?109 cm-3 MOT at ILS/UEC 实验装置总布局 AOM Rb 激光囚禁 at 武汉 1998年10月22日 SAS稳频 AOM移频 Pressure：5×10-7 Pa Diameter：10mm Power ：8mW 关键科学问题 原子(离子)与电磁场的相互作用 原子精密与小型集成化控制技术 量子态相干与纠缠 物质波相干特性 宏观量子效应 研究内容 与目标 内容： 冷原子的制备和控制、冷原子的基本物理和冷原子的应用机理。 目标： 在于揭示超冷原子出现的新物理现象，发展原子精密控制技术，开拓新的应用。 主要研究内容与研究目标 研究内容 BEC 单粒子囚禁 原子光学 超冷碰撞、冷分子 超高分辨与超灵敏激光光谱 量子相干 * 原子与分子物理前沿专题研讨会 --