高维原子局域的量子操纵

Based on the theory of quantum interference control of atomic and molecular dynamic process, this project investigates the high-dimensional atom localization in multi-level atomic systems. By means of complex field, the high-precision and high-efficiency two-dimensional atom localization will be expected. Then, the generation of high-precision and high-efficiency three-dimensional atom localization will be studied, via orthogonal standing-wave fields. Furthermore, novel schemes for coherent control of high-dimensional atom localization by light carrying orbital angular momentum in multi-level atomic systems will also be pursued. The above studies aim to understand the phenomena of weak light effects in atomic systems and provide somewhat theoretic basis for investigations on laser cooling, atom nano-lithography, quantum control, high-precision quantum measurement and so on.

基于相干操纵原子分子动力学行为的理论框架，本项目拟开展多能级原子系统中高维原子局域化的研究。利用复合场，探究原子系统中实现高效、高精度二维原子局域化的有效方案；基于正交驻波场，研究产生高效、高精度三维原子局域化的有效机制；利用轨道角动量光场，探寻多能级原子系统中实现高维原子局域化的可行性方案。以上研究旨在理解和掌握原子系统中弱光学效应的特性和机理，为激光冷却、原子纳米印刷术、量子操纵以及高精度量子测量等方面的研究提供理论基础。

近年来，由于原子局域化在激光冷却、原子纳米光刻、玻色—爱因斯坦凝聚以及运动原子质心波函数测量方面的应用，其一直是量子光学领域的研究热点之一。在本项目中，我们主要开展了多能级原子系统中高维原子局域化的研究。一方面，利用驻波场，我们研究了产生高效、高精度原子局域化的有效机制；另一方面，基于轨道角动量光，我们探究了实现高维原子局域化和涡旋四波混频的新方案。在项目执行期间，我们先后在Optics Express, Nonlinear Dynamics, Applied Physics Letters 以及 Physical Review A 等期刊发表论文21篇。培养研究生11名和授权国家发明专利1项。. 我们的研究不仅具有重要的理论价值，并且有助理解和掌握原子系统中弱光学效应的特性和机理，为原子光学、高维量子操纵以及高精度量子测量方面的实际应用提供一定的理论基础。