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研究发现耗散多体系统中相干的异常衰减

2019-11-06 10:56:15 来源:

在量子物理学中,一些最有趣的效应是干涉的结果。当量子系统由于外部噪声或耦合到更大且不受监控的系统(即周围环境)而最终失去产生干扰的能力时,就会发生退相干或相干性损失。

尽管许多研究已经研究了简单且隔离良好的系统(例如单个原子或离子)中的退相干,但到目前为止,对多体系统中的退相干知之甚少。许多人体系统是由许多相互作用的粒子组成的系统,其中粒子间的相互关系和相互作用可以极大地改变耗散动力学。

法国的Collège和法国的Laboratoire Kastler Brossel(由CNRS与ENS-Paris Sciences et Lettres和SorbonneUniversité组成的联合研究部门)的一组研究人员最近着手研究耗散多体系统的消相干性,特别是由强烈相互作用的玻色子组成的气体。他们的研究以《自然物理学》为特色,适合于更广泛的研究领域,其重点是量子系统中的退相干。

过去的研究表明,退相干与量子力学中通常使用的测量过程之间存在着深远的联系。研究人员基于这一重要发现进行了研究,并试图将其用于收集有关多体系统中去相干性的观察结果。

盖比尔说:“虽然相干现象在简单的量子系统(例如一个原子或一个离子)中众所周知,但对包含大量粒子的多体系统的研究才刚刚开始。” “部分原因是由于难以建模多体系统的非平衡行为,这一领域直到最近才有所发展。我们的工作是受D. Poletti及其合作者D. Poletti共同开发的理论的推动Corinna Kollat​​h和Antoine Georges。”

在进行研究时,Gerbier及其同事与Kollat​​h和Georges进行了几次有关其理论的深入讨论,因此在他们的工作中发挥了重要作用。在实验中,Gerbier和他的同事将由许多强烈相互作用的玻色子组成的气体置于光学晶格中,该晶格暴露于弱的近共振激光束中。他们使用的量子气体由硼bo原子组成。

它们所使用的激光连续地促进了从电子基态的原子激发态,从它们通过发射光子自发回落到基态。此特定设置对应于原子位置的微弱和实验可调参数。

格比尔解释说:“自发辐射是退相干的教科书。” “这将相干的拉比振荡转变为指数衰减,并且破坏了存在于宏观物质波中的不同点之间的空间相干,例如在我们的实验中实现的玻色-爱因斯坦凝聚物。”

有趣的是,Gerbier和他的同事观察到动量空间出现了异常的子扩散,这最终反映出气体中缓慢放松的多体状态的出现。这些状态类似于许多受激发射器的亚辐射状态。

本质上,研究人员发现,与强相互作用的多体系统相比,去相干要慢于独立的单个粒子的收集。他们观察到代数(即幂定律)衰变和短距离相干性,而不是单个粒子中发现的标准指数衰变,其持续时间比原子不相互作用时要长。

这一发现可能对开放多体系统的研究具有重要意义,为将来的研究提供基准。在不同的多体系统的理论研究中也注意到了类似的幂律行为,例如波动磁场中的自旋链或偶极-偶极相互作用对光钟的影响,但尚未通过实验观察到。

格比尔说:“我们现在计划利用超冷原子的灵活性(改变几何形状,尺寸,退相干机制等)来进一步研究弛豫和退相干如何影响多体量子系统的性质。”

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