zastosowanie w komputerach kwantowych? przeskoki kwantowe (obserw. na żywo emisji/abs. pojed. fotonów w pojed. atomach)

Podobne dokumenty
pułapki jonowe: siły Kulomba łodzenie i pułapkowanie neutralnych atomów pułapki Penninga, Paula pojedyncze jony mogą być pułapkowane i oglądane

Streszczenie W13. chłodzenie i pułapkowanie neutralnych atomów. pułapki jonowe: siły Coulomba

Streszczenie W13. pułapki jonowe: siły Kulomba. łodzenie i pułapkowanie neutralnych atomów. 9 pułapki Penninga, Paula

(obserw. na Ŝywo emisji/abs. pojed. fotonów w pojed. atomach) a) spontaniczne ciśnienie światła (rozpraszają en. chłodzą)

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Podsumowanie W Spektroskopia dwufotonowa. 1. Spektroskopia nasyceniowa. selekcja prędkości. nasycenie. ω 0 ω Laser. ω 21 2ω.

Podsumowanie W11. Nierównowagowe rozkłady populacji pompowanie optyczne (zachowanie krętu atom-pole EM)

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Podsumowanie ostatniego wykładu

2/τ. ω fi Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 10 1/14 = 1. 2 fi 0.5

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Podsumowanie W10. Oparte o: Prof.W. Gawlik Wst p do Fizyki Atomowej, 2004/05 1/21

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Podsumowanie W9. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2003/04. wykład 12 1

JZ wg W. Gawlik - PodstawyFizyki Atomowej, wykład 10 1/21. 2 fi 0.5

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

w rozrzedzonych gazach atomowych

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Streszczenie W8: Widma molekularne: Oddziaływanie atomów z polami EM:

Doświadczenie Sterna-Gerlacha

Nierównowagowe kondensaty polarytonów ekscytonowych z gigantycznym rozszczepieniem Zeemana w mikrownękach półprzewodnikowych

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

kondensat Bosego-Einsteina

2/τ. ω fi = 1. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2008/09. wykład 10 1/21. 2 fi 0.5

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Spis treści. 1. Wstęp Masa i rozmiary atomu Izotopy Przedmowa do wydania szóstego... 13

Wykład Atom o wielu elektronach Laser Rezonans magnetyczny

Stara i nowa teoria kwantowa

Wykłady z Fizyki. Kwanty

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Najzimniejsze atomy. Tadeusz Domański. Instytut Fizyki, Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej w Lublinie.

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

W drugiej części przedstawiono podstawowe wiadomości z fizyki atomowej, fizyki ciała stałego oraz fizyki jądrowej.

Spis treści. Tom 1 Przedmowa do wydania polskiego 13. Przedmowa 15. Wstęp 19

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego: kondensacja Bosego- Einsteina

1.6. Falowa natura cząstek biologicznych i fluorofullerenów Wstęp Porfiryny i fluorofullereny C 60 F

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia

0900 FS2 2 FAC. Fizyka atomu i cząsteczki FT 8. WYDZIAŁ FIZYKI UwB KOD USOS: Karta przedmiotu. Przedmiot moduł ECTS. kierunek studiów: FIZYKA 2 st.

Rzadkie gazy bozonów

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Podsumowanie W9 - Oddz. atomów z promieniowaniem EM

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Podstawy fizyki / Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok. Wyd. 5 popr. Warszawa, Spis treści

W poszukiwaniu najniższych temperatur

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.

Wykład FIZYKA II. Wprowadzenie. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej

Wykład FIZYKA II. 13. Fizyka atomowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA II. 11. Optyka kwantowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Mechanika kwantowa. Erwin Schrödinger ( ) Werner Heisenberg

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Podstawy fizyki wykład 3

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: JFM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Kwantowa natura promieniowania

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

obrotów. Funkcje falowe cząstki ze spinem - spinory. Wykład II.3 29 Pierwsza konwencja Condona-Shortley a

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Atomowa budowa materii

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

ZASADY PRZEPROWADZANIA EGZAMINU DYPLOMOWEGO KOŃCZĄCEGO STUDIA PIERWSZEGO ORAZ DRUGIEGO STOPNIA NA KIERUNKU FIZYKA

Kurs przygotowawczy NOWA MATURA FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY

II.3 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

Atomy mają moment pędu

Elektronowa struktura atomu

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

III.1 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

ZESTAW PYTAŃ I ZAGADNIEŃ NA EGZAMIN Z FIZYKI sem /13

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: BGG s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

Materiał jest podany zwięźle, konsekwentnie stosuje się w całej książce rachunek wektorowy.

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Falowa natura materii

Modele atomu wodoru. Modele atomu wodoru Thomson'a Rutherford'a Bohr'a

Fizyka zimnych atomów: temperatury niższe niż w kosmosie

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne

Pierwszy polski kondensat Bosego-Einsteina

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

Chłodzenie jedno-wymiarowego gazu bozonów

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

Laser atomowy. Tomasz Kawalec. 15 stycznia Laser optyczny i atomowy Dotychczasowe realizacje Nowy pomysł Zimne atomy w ZOA

Technika laserowa. dr inż. Sebastian Bielski. Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG

Statystyki kwantowe. P. F. Góra

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Gaz Fermiego elektronów swobodnych

Transkrypt:

Streszczenie W13 pułapki jonowe: siły Coulomba pułapki Penninga, Paula pojedyncze jony mogą być pułapkowane i oglądane kontrolowanie pojedynczych atomów I zastosowanie w komputerach kwantowych? przeskoki kwantowe (obserw. na żywo emisji/abs. pojed. fotonów w pojed. atomach) czas chłodzenie i pułapkowanie neutralnych atomów siły optyczne: a) spontaniczne ciśnienie światła (rozpraszają en. chłodzą) b) dipolowe (reaktywne nie chłodzą ale pułapkują) spont. siły wspomagane przez niejednorodne pole magnetyczne Pułapka Magnetooptyczna (MOT) JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 1/21

N 10 6 at. Rb 85, T 100 K Pomiar temperatury: @ T 0,0001 K atom 30 cm/sek 0 czas przelotu JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 2/21

Ograniczenia? A) temperatury chłodzenie - p = Nħ k L średnia prędkość = 0 absorpcja - em. spontaniczna grzanie dyfuzja pędu dyspersja prędkości 0 k B T D =D/k=ħ/2 B) gęstości atomów uwięzienie promieniowania granica Dopplera (Na: 240 K, Rb: 140 K) k abs k em max = 10 11 10 12 at/cm 3 JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 3/21

Siły dipolowe (reaktywne nie chłodzą!) F d G( r) ( k v) 2 2 2 ( k v) / 1 G( r) pole E polaryzacja ośrodka: D ind = E oddz. D E = - E 2 I(r) > < 0 adresowanie q-bitów? I(r) I(r) 0 U(r) r > 0 U(r) r < 0 k B T 0 JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 4/21

Jeszcze niższe temperatury niż w MOT? emisja spont. ~100-10 K limit ciemne pułapki bez światła optyczne U=-D E magnetyczne U=- B siły dipolowe nie chłodzą! odparowanie 300 K 100 K 100 nk MOT MT JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 5/21

Nie można osiągnąć Zera Absolutnego! III zasada termodynamiki możemy się tylko zbliżać: 300 K 30 cm 100 K 10 cm 1 K 1 mm JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 6/21

Obserwacja diagnostyka: 2 marca 2007 kondensacja Bosego Einsteina 200 nk 50 nk 1995 - E. Cornell & C. Wieman (JILA) Rb 87 R. Hulet (Rice) Li 7 400 nk 500 nk Rb 250 nk 87 <70 nk W. Ketterle (MIT) Na 23 kondensat Bosego-Einsteina (1924-25) bozony (F=0, 1, 2,...) Charakterystyki kondensatu: wąskie maksimum w rozkładzie prędkości ampl. maksimum gdy T kształt chmury odtwarza kształt studni potencjału Nobel 2001 JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 7/21

Kondensat B-E - początki 1924 Satyendranath Bose wyprowadził prawo Plancka z zasad fiz. statystycznej 1925 Albert Einstein uogólnił do cząstek z masą, przejście fazowe w niskich temp. Kondensacja Bosego-Einsteina (BEC) From a certain temperature on, the molecules condense without attractive forces, that is, they accumulate at zero velocity. The theory is pretty but is there also some truth to it? A. Einstein JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 8/21

Kondensacja 1 o rozkład populacji dla bozonów: f ( ) 1 exp b ( ) 1 normalizacja liczby cząstek: N N 0 f ) 0 ( ) ( d = energia, = potencjał chem., b = 1/k B T N f () (() = gęstość stanów energ.) poniżej temp. krytycznej: całka << N, większość cząstek w stanie podst. Ketterle, PRL 77, 416 (1996) JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 9/21

Kondensacja 2 o fale materii: gęstość n, śr. odl. cząstek: n -1/3 db 2 2 mk B T 1/3 degeneracja kwantowa, gdy n ( T) db Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie (Nobel 1929) Rzędy wielkości: gaz atomowy @ 900K, n 10 16 cm -3, n -1/3 10-7 m, db 10-12 m db << n -1/3 10 4 atomów w typowej pułapce: T c ~ 100 nk db n -1/3 cały atom bozon lub fermion (całkowity kręt! np. F) atomy w pułapce: - poziomy energetyczne skwantowane JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 10/21

BEC w atomach alkalicznych dostępność doświadczalna (chłodzenie, obserwacja) słabe oddziaływania między atomami ~10-6 cm zasięg oddz. ~10 4 cm odl. międzyatomowe kondensacja w przechłodzonym gazie - główne cechy: Ciekły hel kontra gazowy BEC: Hel 4 atomy alkaliczne met. chłodzenia parowanie odparowanie rf liczba atomów 10 4 10 6 wielkość próbki [nm] 10 1 10 4 temperatura [K] 0,37 0,17 10-6 db [Å] 30 6 10 4 gęstość [cm -3 ] 2,2 10 22 10 14 śr. odległość [nm] 0,35 100 en. oddziaływania [K] 20 2 10-10 JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 11/21

Doświadczenia z BEC: Optyka fal materii ( db =h/mv) Optyka Atomów spójne fale interferencja laser atomowy NIST MPQ MIT JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 12/21

Zimne fermiony (F=1/2, 3/2, 5/2,...) nie termalizują (zakaz Pauliego) chłodzenie pośrednie boson/fermion, fermion/fermion 1999 D. Jin (JILA) K 40 2001 R. Hulet (Rice) JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 13/21

Fizyka ultra-rzadkiej materii skondesowanej : * sieci optyczne: 1D 3D * Nadciekłość Wiry: JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 14/21

Fizyka ultra-rzadkiej materii skondesowanej : * Przejście fazowe Motta - atomy uwolnione z sieci interferują, gdy spójne - spójność f. falowej kondensatów w różnych węzłach nadprzewodnictwo - spójność niszczy zwiększenie bariery potencjału - proces odwracalny: nadprzewodnik-izolator- nadprzewodnik [MPQ Garching] JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 15/21

micro BEC (Garching & Tubingen) 6000 87 Rb atomów czas ładowania 8 s czas chłodzenia 2,1 s prąd 2A JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 16/21

Całkowicie optyczny kondensat May 2001, M. Chapman (GeorgiaTech) Optyczna pułapka dipolowa U= -D E (światło nierezonansowe, aby uniknąć em. spont.) różne stany magnetyczne (dośw. Sterna-Gerlacha) JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 17/21

Kondensat spinorowy Bz Włączamy dodatkowe pole magnet. (mieszanie stanów) Bx g By Swobodne spadanie atomów po wył. pułapki B g Włącz. niejednorodne pole magnet. (ef. S-G) natężenie pola mieszającego m f = 2 g m f = 1 m f = 0 m f = 1 m f = 2 JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 18/21

Zagadnienia na egzamin 1.Model Bohra, liczby kwantowe. 2.Stabilność orbit atomowych a relacja nieoznaczoności. 3.Defekt kwantowy, poziomy energetyczne atomów wieloelektronowych. 4.Przybliżenie pola centralnego. 5.Kolejność zapełniania powłok elektronowych, układ okresowy pierwiastków. 6.Efekty wymiany, poziomy energetyczne atomu helu. 7.Struktura subtelna, oddziaływanie spin-orbita, sprzężenie L-S i j-j. 8.Podstawy modelu wektorowego, zastosowanie do ef. Zeemana, czynnik Landego 9.Poprawki relatywistyczne do energii poziomów atomowych. 10.Magnetyzm atomowy, efekty Zeemana i Paschena-Backa, pola pośrednie. 11.Struktura nadsubtelna, efekt izotopowy, ef. Backa-Goudsmita. 12.Atom w polu elektrycznym. 13.Struktura poziomów energetycznych i widma cząsteczek. 14.Przybliżenie dipolowe, reguły wyboru. 15.Stany niestacjonarne, rezonans optyczny, polaryzacja w ef. Zeemana. 16.Doświadczenie Francka-Hertza (jak i po co?). 17.Doświadczenie Sterna-Gerlacha (jak i po co?). 18.Doświadczenie Lamba-Retherforda (jak i po co?). 19.Ograniczenia dokładności pomiarów spektroskopowych i sposoby ich eliminacji. 20.Pompowanie optyczne (podstawy i zastosowania). 21.Efekty interferencji stanów atomowych (przecięcia poziomów energet., dudnienia kwantowe, prążki Ramseya). 22.Spektroskopia laserowa, nasycenie i selekcja prędkości i ich zastosowania do eliminacji rozszerzenia dopplerowskiego. 23.Pomiar przesunięcia Lamba stanu 1S (dlaczego i jak?) 24.Pułapki jonowe (jak i po co?). 25.Przeskoki kwantowe i ich obserwacja. 26.Siły optyczne, chłodzenie i pułapkowanie neutralnych atomów. 27.Atomy bozonowe i fermionowe w ultra niskich temperaturach. JZ, Podstawy Fizyki Atomowej, na podst. W. Gawlika wykład 14 19/21