项目名称: 驻波场驱动的量子系统中亚波长局域及相关特性的研究

项目编号: No.U1504111

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 丁春玲

作者单位: 河南大学

项目金额: 27万元

中文摘要: 局域探测为量子场论和量子光学提供了实验依据,这对理解量子信息处理过程中的相对论方面至关重要。然而,在相对论领域局域化的分析仍然是不完善的。人们操作单光子或追踪具有亚波长精度分子的能力和描述粒子局域的缺乏形成鲜明对比。本项目旨在利用含时薛定谔方程研究由驻波场驱动的量子系统中的亚波长局域及其相关特性,包括原子系综的局域、氮空位中心的精确定位、电子的局域等,探讨亚波长局域形成的机理和有效调控方法,进而讨论位置-动量不确定关系及衍射效应对微观粒子局域的影响。同时,我们研究局域态的动力学特性以证实亚波长局域的稳定性,为基于该量子系统的激光冷却和中性粒子囚禁、纳米光刻技术、玻色-爱因斯坦凝聚以及生物分子成像方面的应用提供一定的理论基础。

中文关键词: 亚波长局域;驻波场;激光冷却;位置-动量不确定关系;衍射效应

英文摘要: Localized detection provides the experimental basis for quantum field theory and quantum optics, they are critical for understanding relativistic aspects of quantum information processing. Nevertheless, analysis of localization in the relativistic regime is still incomplete. A stark contrast between the ability to manipulate single photons or trace molecules with subwavelength accuracy and the lack of clarity in describing the microparticle localization is illustrated. The project aims to study the subwavelength localization and related properties in quantum systems under the action of standing-wave fields by utilizing the time-dependent Schrödinger equation, including the localization of atomic ensembles, precise positioning of nitrogen-vacancy (NV) centers, as well as electron localization, etc. Then, we will discuss the formation mechanism of subwavelength localization and the effective control methods. Also, the influence of position-momentum uncertainty relations and diffraction effects on the microparticle localization is discussed. Simultaneously, we will study some dynamics of the localized state in order to confirm the stability of subwavelength localization. Our investigations may provide the theoretical basis for laser cooling and trapping of neutral particles, nanolithography, Bose-Einstein condensation, and biomolecular imaging which based on this quantum system.

英文关键词: subwavelength localization;standing-wave field;laser cooling;position-momentum uncertainty relations;diffraction effects

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