21、量子光学与原子光学的新进展

量子光学与原子光学的新进展

1. 原子云的扩展与自旋 - 轨道耦合费米子气体

原子云在扩展后会分裂成具有不同动量的两团云。相反，对于只有单一修饰态的凝聚体，云只会沿一个方向扩展，这取决于其动量 $p_±$。

对于自旋 - 轨道耦合的费米子原子气体，研究了原子不同组分之间的碰撞相互作用。发现自旋 - 轨道耦合可以促进费米子之间的配对，并且与塞曼效应一起可以产生拓扑超流性。

2. 自旋 - 轨道耦合与安德森局域化

2.1 自旋 - 轨道耦合的基本概念

自旋 - 轨道耦合最初是凝聚态物理中的一个重要话题，它将电子自旋与其轨道运动联系起来，使得电子的传播变得与自旋相关。电子的自旋 - 轨道相互作用源于电子自旋与它运动产生的磁场之间的相互作用。同时，通过光与原子的相互作用，在中性原子气体中也可以实现自旋 - 轨道相互作用。

2.2 安德森局域化的发现与特点

安德森局域化是 1958 年由美国物理学家安德森发现的一种物理现象。他研究了在有杂质的晶体中无相互作用电子的运动，发现由于晶体的无序性，电子自旋不会扩散，这是量子干涉的结果。由于无序在自然界中普遍存在，安德森局域化是普遍的，可以发生在不同的物理系统中，如原子物质波和光波。并且由于它与导体 - 绝缘体相变密切相关，一直是物理学研究的热门话题。

2.3 研究模型与实验实现

2013 年，研究了具有自旋 - 轨道耦合的自旋 - 1/2 粒子在一维准周期势中的局域化特性。该模型可以通过将冷原子捕获在准周期光学晶格势和外加光场中来实验实现。具体来说，将具有内部自旋态 $\vert\uparrow\rangle$