双环路冷原子干涉仪中空间几何相位特性的研究

原子干涉仪在精密测量领域有着广泛的应用，惯性效应和几何相位等因素将引起原子干涉条纹的相位变化，实验研究空间几何相位对提高惯性效应的测量精度有着重要意义。本项目拟在双环路冷原子干涉仪中开展不同原子干涉路径（态）的空间几何相位及其拓扑性质的实验研究，以期取得创新性的研究成果。具体研究方案和研究内容有：1)通过采用不同偏振方向的Raman光脉冲序列相干操作原子,研究原子干涉条纹相位与原子跃迁几率幅的关系；2)通过控制双环路冷原子干涉仪中Raman光脉冲之间不同序列的空间旋转磁场,研究原子干涉仪中的空间几何相位及其拓扑性质；3)研究在空间磁场中原子波函数的相位演化。我们希望通过本项目的实施，揭示空间几何相位的产生机理及其拓扑性质，阐明原子干涉过程中振幅与相位的依赖关系、在空间磁场势中原子波函数的相位演化等物理问题，为进一步提高惯性效应的测量精度奠定基础。

原子干涉仪在精密测量领域有着广泛的应用，惯性效应和几何相位等因素将引起原子干涉条纹的相位变化，实验研究空间几何相位对提高惯性效应的测量精度有着重要意义。通过本项目的实施，我们建立了一套用于惯性测量和几何相位等实验研究的双环路冷原子干涉仪实验装置，并完成了冷原子的制备、上抛、探测，获得了双环路冷原子干涉条纹，完成了于双环路冷原子干涉仪相关的单元技术，开展双环路冷原子中几何相位的实验研究，证实了在原子干涉仪研究几何相位的实验中的预期结果，通过改变拉曼光的偏振方向（已投稿在Phys. Rev. A，已标注，第1作者）观察到了与传统的旋转磁场方向（Atsushi Takahashi, Phys. Rev. A 80, 050102, 2009）相同的实验结果，实验证明在该实验方案中，相位变化来自于双光子过程中不同量子态正/负号的变化，从技术角度来讲，激光偏振较磁场更容易快速控制，因此该结果可用于快速量子相位逻辑门的构建。在本项目执行期间，项目负责人发表文章9篇，标有此项目资助的文章4篇。