三能級Tonks-Girardeau氣體的Ramsey干涉的研究

劉先鋒，韓玖榮，張首剛

（1. 揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州 225002；

2. 中國科學(xué)院國家授時中心，西安 710600；

3. 中國科學(xué)院時間頻率基準(zhǔn)重點實驗室，西安 710600）

三能級Tonks-Girardeau氣體的Ramsey干涉的研究

劉先鋒1，韓玖榮1，張首剛2,3

（1. 揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州 225002；

2. 中國科學(xué)院國家授時中心，西安 710600；

3. 中國科學(xué)院時間頻率基準(zhǔn)重點實驗室，西安 710600）

采用Ramsey分離振蕩場方法，研究了緊束縛一維強(qiáng)相互作用的超冷玻色氣體在Tonks-Girardeau區(qū)的Ramsey干涉。在等失諧情況下，干涉條紋寬度隨著原子與分離場作用時間和拉比（Rabi）頻率的增大而變窄。對量子投影噪聲的研究表明，相比二能級Tonks-Girardeau氣體，對于三能級模型，通過控制原子總數(shù)和調(diào)節(jié)外場可以降低量子噪聲, 有效地減少噪聲對Tonks-Girardeau氣體系統(tǒng)的干擾。原子干涉的探索對提高量子頻率標(biāo)準(zhǔn)的精度具有重要理論指導(dǎo)意義。

Tonks-Girardeau氣體；Ramsey干涉；量子投影噪聲

在量子多體系統(tǒng)中強(qiáng)關(guān)聯(lián)問題已經(jīng)引起人們廣泛的關(guān)注，而Tonks-Girardeau（TG）氣體[1]就是其中之一。TG氣體是以物理學(xué)家Tonks和Girardeau名字命名的，描述了由類似費(fèi)米子性質(zhì)的具有強(qiáng)相互作用的玻色子構(gòu)成的一維系統(tǒng)。然而，這樣的玻色子的量子行為并不完全等同于理想的費(fèi)米子，它們的特征動量分布就反映了這一點。最近，2個實驗[2-3]首次利用光晶格實現(xiàn)了TG區(qū)域并且觀察到了TG氣體的性質(zhì)，從而引起了在量子信息、量子計算、量子相干和強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)等方面的研究。原子囚禁和冷卻技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了實驗上成功地制備了低維氣體[4-5]。利用費(fèi)米-玻色映射（Fermi-Bose mapping）方法[1,6]，可將無相互作用無自旋的費(fèi)米子波函數(shù)映射到硬核玻色子，因此TG模型是完全可解的。……