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满足宇称-时间对称(Parity-Time Symmetry,简称PT对称)的量子系统即使不满足厄米性,也可以得到全实数的本征能谱。关于PT对称的研究已由非厄密量子力学扩展到光学、电子电路和超颖材料等诸多领域,许多奇特的物理效应在相关的实验中被发现。观测量子系统中的PT对称破缺要求超冷原子具有相互耦合的两内态以及可控的原子布居损耗或增益。论文提出了通过原子输运获得受控原子增益的方法,并研究了原子芯片上的原子输运过程。 首先,论文利用原子芯片磁阱可以灵活设计的优势,建立了用于原子输运的双阱模型。通过控制双阱的形状变化,实现了输运至目标区域中的原子在特定时间内呈指数型增长。 然后,论文利用直接蒙特卡洛(Direct Simulation Monte-Carlo,简称DSMC)方法模拟了原子输运过程,研究了初始装载的原子数N0、原子云的初始温度T0和抬升势阱所用时间△t三种因素分别对原子增益速率的影响。计算发现:原子增益速率随原子云的初始温度的升高而减小;在△t≥2ms时,原子增益速率随抬升左侧势阱所用时间减少而增大;原子输运效率随初始装载的原子数增多而升高。 最后,论文介绍了原子芯片系统的实验工作。设计了原子芯片系统的磁屏蔽并对屏蔽效果进行了仿真。设计并测试了玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensates,简称BEC)实验系统中原子推送光的光路。调节了参考腔使其与稳频激光器耦合并测量了其精细度。对铷原子吸收池制作了加热温控系统。 本论文的创新点在于提出了基于原子芯片的动态控制双磁阱中原子输运过程的方法,实现特定时间内原子布居的指数增长且增益速率可调控,论文所取得的成果将为今后设计用于研究铷原子PT对称的原子芯片实验和观测量子系统中PT对称破缺机制及相关物理效应提供理论支持。