多组分玻色约瑟夫森结中测度同步的研究

基于单组份玻色约瑟夫森结（BJJ）的准经典理论, A.Smerzi et.al 等人首次预言了从约瑟夫森振荡到宏观量子自囚禁的动力学相变（PRL,79,4950），这一动力学相变最终于2005年在实验上得到证实（PRL, 95,010402）；考虑两组份约瑟夫森结（BJJ），从准经典理论出发，申请人发现两组分BJJ中存在着一类新的动力学相变行为，称为测度同步。研究发现尽管两组分BJJ中的测度同步在外部表现上与单组分BJJ的自囚禁动力学相变非常不同，但这两者却有着相同的动力学根源。本课题将对测度同步的动力学相变开展深入研究，除传统的准经典分析方法，我们将进一步采用截断近似的平均场理论以及全量子的计算方法，分析测度同步的量子属性，考察量子关联效应对测度同步的影响，并寻求测度同步的控制机制。项目预期将对BJJ量子隧穿问题的研究起到拓展作用，并为以后两组分BJJ的实验研究提供理论基础。

封闭量子体系中的动力学及热力学问题是近期量子物理实验及理论研究的一大热点。本项目以其中一类实验体系，多组分的玻色-约瑟夫森结为例，研究了封闭量子体系中的测度同步问题。该问题的研究主要从两个层面展开：其一，基于经典哈密顿理论，我们运用线性稳定性理论，Poincaré截面， lyapunov指数等数值及理论方法系统研究了测度同步的经典理论。研究发现该物理体系内存在着6种不同形式的测度同步。并指出测度同步的临界动力学相变源自分界线穿越行为，发现混沌测度同步的出现是由分界线混沌导致的。其二，基于全量子理论，我们通过数值对角化对量子多体系统动力学的求解，首次发现测度同步会在量子多体系统中发生。运用新的表示理论，描述了其基本特征，研究了其中的多体效应。成功地将测度同步这一原本的经典概念推广至了量子领域。. 通过三年的研究，我们取得了一系列创新性的结果，目前已发表Peer Review论文共9篇，其中Physical Review系列2篇。这些研究结果对于我们深入理解测度同步这一独特物理现象将具有重要的学术价值。