基于冷原子干涉的标量阿哈罗诺夫-玻姆效应拓扑特性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11604296
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2102.原子分子与光子相互作用
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The Aharonov-Bohm effect (AB effect) is an important interference effect in quantum mechanics, which indicates that nonzero potentials could still affect the phase of wave function of a microscopic particle even though there are no forces in the moving path of the particle, and this influence could be shown by means of matter wave interferometry. In recent years, the AB effect induced by scalar potential has been investigated widely, however, the essence of topological characteristics of this effect is still unclear up to now. This subject is going to study the scalar AB effect and its topological characteristics by using cold atom interferometer consisted of four Raman pulses, and the scalar potential is produced by the quadratic Zeeman effect of the atom. The aim of this subject is to enhance the understanding of the nature of quantum mechanics topological phase. The main contents include: 1)The geometric topological property of the scalar AB effect will be investigated by the exploration of the dependence of the phase of interference fringe on the moving paths and the enclosed area of the interference paths; 2)The nondispersive feature of scalar AB effect could be studied by analyzing the changes of contrast of the atomic interference fringe with the scalar potentials and the velocity of cold atoms; 3)The experimental verification of the scalar AB effect could be carried on precisely by measuring the quantitative relationship between the phase shifts of the interference fringes and the amplitude of the scalar potential. The investigation of topological features of scalar AB effect in this subject is beneficial for the further comprehension of the basic theory of quantum mechanics, and valuable for the potential applications in the improvement of performance of quantum sensors such as atomic clock, atomic gravimeter, etc.
阿哈罗诺夫-玻姆效应(AB效应)是量子力学中一种重要的干涉效应,它指出微观粒子即使未受到力的作用,其波函数的相位仍会受到势的影响,且这种影响可通过物质波干涉体现出来。近些年,由标量势诱导的AB效应已经被广泛研究,但其拓扑特性的本质至今仍不清楚。本课题利用原子的二阶塞曼效应产生标量势,并基于四脉冲冷原子干涉仪,研究标量势诱导的标量AB效应及其拓扑特性,以期增进对量子力学拓扑相位本质的认识。课题主要研究内容包括:1)通过探究干涉条纹相位与原子运动路径、干涉面积之间的关系,研究标量AB效应的几何拓扑性质;2)通过分析干涉条纹对比度随标量势、原子速度的变化,研究标量AB效应的非色散性质;3)通过测量干涉条纹相移与标量势的定量关系,在实验上精确验证标量AB效应。本课题对标量AB效应拓扑特性的研究有利于加深对量子力学基础理论的理解,并在提升原子钟、原子重力仪等量子传感器性能方面有潜在的应用价值。

结项摘要

阿哈罗诺夫-玻姆效应(AB效应)是量子力学中一种重要的干涉效应,它指出微观粒子即使未受到力的作用,其波函数的相位仍会受到势的影响,且这种影响可通过物质波干涉体现出来。虽然由标量势诱导的AB效应已经被广泛研究,但其拓扑特性的本质至今仍不清楚。.本项目的主要研究内容是利用原子的二阶塞曼效应产生标量势,并基于双脉冲冷原子干涉仪,研究标量势诱导的标量AB效应及其拓扑特性。在实验研究中,课题组实现了冷原子团制备、冷原子量子态纯化、拉曼脉冲序列与原子相互作用、原子荧光探测等过程,得到了原子干涉条纹。此外,通过在两个拉曼光脉冲之间作用偏置磁场脉冲,我们产生了一个有势却没有力的区域;随后,我们通过分析原子干涉条纹相位与所加磁场幅度,从实验上验证了标量AB效应。在标量AB效应的拓扑特性研究方面,课题组在实验上证实了标量AB效应的非色散性质,即原子干涉条纹的对比度不随外加标量势发生变化。这些实验结果有助于人们理解量子力学中势的重要作用,并为量子精密测量技术的发展提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Wide-range and self-locking atomic magnetometer based on free spin precession
基于自由自旋进动的宽量程自锁原子磁力计
  • DOI:
    10.1364/josab.36.000819
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Miao Pei Xian;Zheng Wen Qiang;Yang Shi Yu;Wu Bin;Cheng Bing;Tu Jian Hui;Ke Hong Liang;Yang Wei;Wang Ji;Cui Jing Zhong;Lin Qiang
  • 通讯作者:
    Lin Qiang
Dependence of the sensitivity on the orientation for a free-fall atom gravimeter
自由落体原子重力计的灵敏度对方向的依赖性
  • DOI:
    10.1002/anie.202109027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wu Bin;Zhu Dong;Cheng Bing;Wu Liming;Wang Kainan;Wang Zhaoying;Shu Qing;Li Rui;Wang Helin;Wang Xiaolong;Lin Qiang
  • 通讯作者:
    Lin Qiang
A new type of compact gravimeter for long-term absolute gravity monitoring
用于长期绝对重力监测的新型紧凑型重力仪
  • DOI:
    10.1088/1681-7575/aafcc7
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Metrologia
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Fu Zhijie;Wu Bin;Cheng Bing;Zhou Yin;Weng Kanxing;Zhu Dong;Wang Zhaoying;Lin Qiang
  • 通讯作者:
    Lin Qiang
Modulation transfer spectroscopy for D1 transition line of rubidium
铷 D1 跃迁线的调制转移光谱
  • DOI:
    10.1364/josab.35.002705
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of the Optical Society of America B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    B. Wu;Y. Zhou;K. X. Weng;D. Zhu;Z. J. Fu;B. C
  • 通讯作者:
    B. C
Participation in the absolute gravity comparison with a compact cold atom gravimeter
参与与紧凑型冷原子重力仪的绝对重力比较
  • DOI:
    10.3788/col201917.011204
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Fu Zhijie;Wang Qiyu;Wang Zhaoying;Wu Bin;Cheng Bing;Lin Qiang
  • 通讯作者:
    Lin Qiang

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无隔离三相逆变器两种直流分量抑制策略对比
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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