Dynamics of Matter and Light-Matter Systems
物质和光物质系统动力学
基本信息
- 批准号:2110158
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-06-15 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
While many everyday life experiences are governed by the laws of classical mechanics, important technological applications such as, e.g., the laser pointer, rely on quantum effects. Describing the time dynamics of quantum systems with multiple degrees of freedom from first principles is a highly challenging task. Correspondingly, many aspects of the quantum dynamics remain elusive despite the fact that most processes in nature are time dependent. This project considers two dynamical quantum systems, a pure matter system and a matter-photon system. Understanding the dynamics of these quantum mechanical systems will not only significantly advance fundamental science questions but also open the door for the next generation of quantum devices that take advantage of quantum coherences and entanglement. The research effort will contribute to educating the next generation of technologically literate workforce, thereby contributing to helping remedy the severe “skill gap” in the State of Oklahoma. The project will significantly advance two topics. (1) The dynamical control of the weakly-bound helium dimer, trimers, and tetramers will be explored. Motivated by exciting experimental progress, it will be investigated how to efficiently couple rotational and vibrational degrees of freedom through intense laser pulses of ~100 to 1000 fs duration. The goal is to induce and control alignment dynamics that is distinctly different from that of any molecule studied today, including that of heavy diatomic molecules such as the iodine molecule. The studies are expected to open an entirely new research direction, where initial universal states are being manipulated with intense lasers that probe the system’s non-universal energy and length scales. (2) Master equation approaches applicable to situations where the photon bath, coupled to emitters, has a non-trivial mode structure or where the dynamics is non-Markovian, will be developed. A key goal is to explore how a structured bath can be used to control collective emitter dynamics. The studies are expected to contribute significantly to the understanding of the dynamics of few-level systems coupled to an environment, focusing on regimes where many-body correlations are expected to be driven by few-body physics. The tools employed will range from analytical calculations to numerical approaches that utilize neural networks.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
尽管许多每天的生活经历都受经典力学定律的控制,但重要的技术应用,例如激光指针,依赖于量子效应。描述具有多个自由度第一原则自由度的量子系统的时间动力学是一项高度挑战的任务。相应地,量子动力学的许多方面仍然难以捉摸的目的地,这一事实是自然界中的大多数过程都是依赖时间的。该项目考虑了两个动态量子系统,一个纯物质系统和一个物质 - 光子系统。了解这些量子机械系统的动态不仅将显着提出基本科学问题,而且还为利用量子相干和纠缠的下一代量子设备打开了大门。研究工作将有助于教育下一代技术识字劳动力,从而有助于记住俄克拉荷马州的严重“技能差距”。该项目将大大推进两个主题。 (1)将探索弱结合的氦二聚体,三聚体和四聚体的动态控制。在激动人心的实验进步的推动下,将研究如何通过强烈的激光脉冲〜100至1000 fs持续时间有效地融合旋转和振动的自由度。目的是诱导和控制与当今研究的分子明显不同的对齐动力学,包括重型双原子分子(如碘分子)。预计研究将打开一个全新的研究方向,在该方向上,最初的通用状态被强烈的激光器操纵,这些激光器探测该系统的非普遍能量和长度尺度。 (2)适用于将光子浴与发射器耦合,具有非平凡模式结构或动力学是非马克维亚的情况的主音方程方法。一个关键目标是探索如何使用结构化浴缸来控制集体发射极动态。预计这项研究将有助于理解与环境相结合的几个级别系统的动态,重点关注的是,预计多体物理学驱动多体相关性的制度。从分析计算到利用神经网络的数值方法的范围。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准通过评估来诚实地支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Yates, A. J.;Blume, D.
- 通讯作者:Blume, D.
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21K18599 - 财政年份:2021
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