旋量凝聚体混合物的理论研究

旋量凝聚体是当前冷原子物理领域的一个研究热点，而有关旋量凝聚体的混合物的物理特性的研究才刚刚起步，其中全同或非全同粒子间的自旋交换相互作用所导致的新奇的物理现象，将对量子力学中的关联和干涉现象以及量子计算的实际应用有重要的影响。..本项目拟从自旋动力学，基态性质以及其拓扑激发的角度深入探讨其新颖的物理性质和存在的应用前景，将从微观理论出发建立模型，有效地处理粒子间的相互作用和关联效应，并发展相关的数值计算方法。具体研究内容包括：（1）旋量凝聚体混合物的自旋动力学；（2）量子涨落对自旋动力学的影响；（3）基态的拓扑涡旋激发；（4）光晶格中旋量凝聚体混合物的基态性质和多粒子关联效应。

自旋自由度已经显著地丰富了玻色气体的物理特性。对于单一的原子凝聚体，各种与自旋相关的性质已经被研究了，从量子相，自旋混合动力学，多体本征态和自旋压缩，等等。我们系统地研究了自旋为1的两种旋量玻色-爱因斯坦凝聚体混合物。与全同玻色子之间的碰撞不同的是，异种原子间的s波散射通道不受交换对称性的约束。这导致了对于两个可区分的自旋为1的原子，总共有三个允许的通道。它们可分为与自旋无关，种间自旋交换，和自旋单重配对的通道。我们在自旋为1的旋量凝聚体二元混合物的这一专题领域最显著的贡献是： 1 ）提出可能的实验方法来调整基态相; 2 ）提出了一种新的机制来实现轴对称自发破缺的相; 3 ）找到一个潜在的最大纠缠的，且是破碎的基态; 4 ）研究了不同原子间的自旋混合动力学，并且提出了一个可以通过动力学行为来预测自旋交换和单态配对的方案。