项目名称: 超冷里德堡原子气体中光的非线性传播效应研究

项目编号: No.11474099

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 黄国翔

作者单位: 华东师范大学

项目金额: 79万元

中文摘要: 由于其独特的物理特性及潜在的应用前景,近年来超冷里德堡原子引起了人们的极大关注。本项目开展超冷里德堡原子气体中光的非线性传播效应研究,内容包括:(1)建立超出平均场处理的理论方法,系统研究相互作用里德堡原子体系的量子多体动力学,计算原子跃迁算符的各阶关联函数,从而得到由原子-原子、光子-光子相互作用所贡献的各阶非线性光学极化率;(2)基于电磁诱导透明效应所导致的非线性响应的极大增强,研究超冷里德堡原子体系中光场的高效四波混频与弱光时空孤子的形成与传播;(3)基于里德堡缀饰的玻色-爱因斯坦凝聚,研究超冷里德堡量子气体中光的瑞利与拉曼散射;(4)探讨利用超冷里德堡原子实现光孤子的存储与读取的可能性。该项目的研究对于揭示超冷里德堡原子体系中的新奇非线性与量子效应及其在光与量子信息处理中的应用均有重要意义。

中文关键词: 里德堡原子;非线性光学效应;时空光孤子;电磁诱导透明

英文摘要: Due to their unique physical properties and potential application prospect, in recent years great attention has been paid to the study of ultracold Rydberg atoms. In this project, we shall make the investigation on the effect of nonlinear propagation of light in ultracold Rydberg atomic gases, which include: (1)Develop a theoretical method beyong mean-field approach to study the quantum dynamics of interacting Rydberg atomic system and calculate every-order correlation functions of atomic transition operators in a systematic way, so as to obtain every-order optical susceptibilities contributed by atom-atom and photon-photon interactions; (2)Study highly efficient four-wave mixing and the formation and propagation of weak-light spatial-temporal solitons in the ultracold Rydberg atomic system based on the giant enhancement of nonlinear response resulted from electromagnetically induced transparency effect; (3)Study Rayleigh and Raman scatterings of light in ultracold Rydberg quantum gases based on Rydberg-dressed Bose-Einstein condensates; (4)Explore the possibility of storage and retrieval of optical solitons by using ultracold Rydberg atoms. The implementation of this project is of importance for the finding of new nonlinear and quantum effects of ultracold Rydberg atoms and has potential applications in optical and quantum information processing.

英文关键词: Ultracold Rydberg atoms;effect of nonlinear optics;spatial-temporal optical solitons;electromagnetically induced transparency

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