Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics

Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Academic Pr
作者:Berman, P. R. (EDT)/ Lin, C. C. (EDT)/ Arimondo, E. (EDT)
出品人:
页数:748
译者:
出版时间:2006-11
价格:$ 254.25
装帧:HRD
isbn号码:9780120038541
丛书系列:
图书标签:
  • Atomic Physics
  • Molecular Physics
  • Optical Physics
  • Quantum Physics
  • Physics
  • Spectroscopy
  • Laser Physics
  • Photophysics
  • Chemical Physics
  • Atomic and Molecular Data
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具体描述

Volume 54 of the "Advances Series" contains ten contributions, covering a diversity of subject areas in atomic, molecular and optical physics. The article by Regal and Jin reviews the properties of a Fermi degenerate gas of cold potassium atoms in the crossover regime between the Bose-Einstein condensation of molecules and the condensation of fermionic atom pairs. The transition between the two regions can be probed by varying an external magnetic field. Sherson, Julsgaard and Polzik explore the manner in which light and atoms can be entangled, with applications to quantum information processing and communication. They report on the result of recent experiments involving the entanglement of distant objects and quantum memory of light. Recent developments in cold Rydberg atom physics are reviewed in the article by Choi, Kaufmann, Cubel-Liebisch, Reinhard, and Raithel. Fascinating experiments are described in which cold, highly excited atoms ('Rydberg' atoms) and cold plasmas are generated. Evidence for a collective excitation of Rydberg matter is also presented. Griffiin and Pindzola offer an account of non-perturbative quantal methods for electron-atom scattering processes. Included in the discussion are the R-matrix with pseudo-states method and the time-dependent close-coupling method. An extensive review of the R-matrix theory of atomic, molecular, and optical processes is given by Burke, Noble, and Burke. They present a systematic development of the R-matrix method and its applications to various processes such as electron-atom scattering, atomic photoionization, electron-molecule scattering, positron-atom scattering, and atomic/molecular multiphoton processes. Electron impact excitation of rare-gas atoms from both their ground and metastable states is discussed in the article by Boffard, Jung, Anderson, and Lin. Excitation cross sections measured by the optical method are reviewed with emphasis on the physical interpretation in terms of electronic structure of the target atoms. Ozier and Moazzen-Ahmadi explore internal rotation of symmetric top molecules. Developments of new experimental methods based on high-resolution torsional, vibrational, and molecular beam spectroscopy allow accurate determination of internal barriers for these symmetric molecules. The subject of attosecond and angstrom science is reviewed by Niikura and Corkum. The underlying physical mechanisms allowing one to generate attosecond radiation pulses are described and the technology needed for the preparation of such pulses is discussed. LeGouet, Bretenaker, and Lorgere describe how rare earth ions embedded in crystals can be used for processing optically carried broadband radio-frequency signals. Methods for reaching tens of gigahertz instantaneous bandwidth with submegahertz resolution using such devices are analyzed in detail and demonstrated experimentally. Finally, in the article by Illing, Gauthier, and Roy, it is shown that small perturbations applied to optical systems can be used to suppress or control optical chaos, spatio-temporal dynamics, and patterns. Applications of these techniques to communications, laser stabilization, and improving the sensitivity of low-light optical switches are explored. This book is written by international experts. It includes comprehensive articles. It presents new developments.

现代量子科学前沿:从凝聚态到信息处理的跨界探索 书籍简介 本书聚焦于当代物理学中最具活力和快速发展的交叉领域,旨在为物理学、材料科学和信息技术领域的科研人员、高级研究生以及对前沿科学充满热情的读者,提供一个关于凝聚态物理、拓扑材料、新型量子器件以及量子信息处理等核心议题的全面而深入的综述。本书摒弃了对传统原子、分子或光学物理的经典研究范畴的直接关注,转而深入探索那些新兴的、依赖于复杂多体相互作用和先进实验技术所驱动的物理现象和应用前景。 本书的结构设计旨在引导读者从基础的材料特性理解出发,逐步过渡到宏观尺度的应用层面,强调理论模型与实验观测的紧密结合。我们精选了近年来在国际顶级期刊上发表的突破性成果,力求在保持学术严谨性的同时,提供清晰的物理图像和直观的阐释。 --- 第一部分:凝聚态物理的革新与新奇量子物质 本部分主要围绕如何通过材料设计和精细调控来揭示和利用物质中隐藏的量子特性。 第一章:低维电子系统的量子行为 本章深入探讨了二维(2D)材料体系,如石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)及其范德华异质结的电子结构和输运特性。重点关注了由于强量子限域效应导致的独特电子态,包括狄拉克锥的性质、狄拉克费米子的相对论性行为,以及在强电场或磁场下可能出现的朗道能级和量子霍尔效应的最新研究进展。我们详细分析了界面工程如何影响载流子的有效质量和散射机制,这对于设计高迁移率电子器件至关重要。 第二章:拓扑材料的几何与电子结构 本章是理解当代凝聚态物理核心概念的基石。我们详细阐述了拓扑不变量在描述电子态中的核心作用,区分了拓扑绝缘体(TIs)、拓扑半金属(TSMs)与非平庸拓扑超导体。重点剖析了狄拉克点和外尔点的拓扑性质,以及它们如何保证表面或边缘态的鲁棒性(拓扑保护)。章节内容涵盖了通过第一性原理计算预测新型拓扑材料的策略,以及实验中探测拓扑边缘态(如扫描隧道显微镜下的零偏置电导峰)的先进技术。此外,对拓扑相变和驱动(Floquet)拓扑系统也进行了前瞻性讨论。 第三章:强关联电子系统的复杂相图 本章关注的是当电子间的库仑相互作用不能被视为微扰时所产生的复杂量子现象。我们探讨了电子-电子、电子-声子和电子-自旋相互作用在构建新型物态中的作用。讨论对象包括:高温超导电性背后的机理探索(侧重于铜氧化物和铁基超导体中非传统的配对机制)、莫特(Mott)绝缘体的转变、以及电荷密度波(CDW)与超导电性之间的竞争与共存。本章还介绍了利用高精度中子散射和同步辐射技术来解析这些复杂相图的实验方法。 --- 第二部分:新型量子器件与功能性介质 本部分将理论概念转化为可操作的硬件平台,关注材料科学与工程学的交叉点。 第四章:自旋电子学与磁性拓扑材料 本章侧重于电子的自旋自由度在信息存储和处理中的应用。我们详细考察了如何利用自旋轨道耦合(SOC)来耦合电子的动量和自旋,从而实现自旋电流的有效产生和转换。关键议题包括:自旋霍尔效应(SHE)和反常霍尔效应(AHE)的深入研究、磁性拓扑绝缘体中手性无能态的探测,以及磁振子(Magnons)作为信息载体的潜力。本章也探讨了利用外场或界面工程来动态调控材料磁性的前沿技术。 第五章:二维材料异质结中的激子物理与光电转换 本章专注于原子级精确堆叠的二维材料系统所产生的独特激子行为。由于电子和空穴被量子限制在不同的层中,形成了“分离激子”或“间层激子”,其寿命和电荷分离效率得到了显著增强。我们分析了外部电场如何精确调控这些激子能级,以及如何利用这些特性来实现高效的光电探测和能量转换。此外,本章还涉及了如何利用这些结构构建新型的低功耗光电器件。 第六章:拓扑超导与马约拉纳零能模 本章深入探讨了凝聚态物理中最具吸引力的课题之一——拓扑超导。我们解释了如何通过将传统s波超导体与强自旋轨道耦合的材料(如半导体纳米线或拓扑绝缘体表面)进行近距离接触,从而诱导出马约拉纳零能模(MZMs)。本章详细阐述了对MZMs进行实验验证的关键特征(如零偏置电导峰的精确测量),并讨论了它们在构建拓扑量子计算中的基本逻辑单元的理论可行性。 --- 第三部分:量子信息与计算的物理基础 本部分将视角转向如何利用上述发现的量子物质和现象来构建下一代信息技术。 第七章:固态量子比特的实现与操控 本章评估了当前固态系统中实现和维持相干量子比特的几种主要平台,侧重于非原子/分子体系。我们深入分析了硅基量子点、半导体缺陷中心(如金刚石中的氮空位NV色心,但侧重其固态环境效应而非光学激发本身)以及超导电路中的约瑟夫森结的物理基础。讨论的重点在于退相干机制的表征(如与材料缺陷、环境噪声的耦合)以及利用微波脉冲序列实现高保真度单比特和双比特门操作的最新进展。 第八章:拓扑量子计算的物理要求 延续第六章的内容,本章专门探讨了基于非阿贝尔任意子的拓扑量子计算范式。我们详细介绍了“编织”(braiding)操作的概念,以及它如何提供对环境噪声的内在鲁棒性。本章重点分析了实现可靠编织操作所需的物理条件,包括对马约拉纳零能模的精确控制和定位,以及当前在实验中面临的材料和拓扑缺陷的挑战。 第九章:量子模拟与强关联系统的实验探索 本章探讨了利用可控的量子系统(如超冷原子在光晶格中的模拟,或利用材料系统本身)来模拟难以用传统方法求解的强关联电子模型。重点关注了如何通过调控晶格势能、相互作用强度和几何结构,来模拟如Hubbard模型、海森堡模型等在凝聚态物理中的核心模型。本章强调了模拟实验如何帮助我们理解非平衡态动力学和极端条件下的量子物质行为。 --- 总结与展望 本书的收尾部分总结了当前量子科学领域中各个前沿方向的协同发展趋势,并展望了未来十年可能出现的革命性突破。重点讨论了跨学科合作(如材料科学与量子计算、低维物理与能源技术)对推动基础物理学发展的重要性,以及下一代实验工具(如超快时间分辨技术、高精度低温测量)将如何继续拓宽我们对量子世界的认知边界。本书致力于成为读者把握现代量子物理脉搏、驱动未来研究方向的重要参考资料。

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