论文接收了


今天导师告诉我,我们的论文被PRA接收了。这篇论文是今年6月投出去的,一审的意见是需要做比较大的修改。然后花了好几周修改,添加了不少内容才一一回答好了审稿人的意见。这是我的第一篇第一作者的论文,而且能够被PRA接收也不容易,值得纪念一下。另外这个工作被PRA接收也减轻了我发表论文来完成毕业要求的压力,让我可以尝试做做更有挑战性也更有趣的方向。

又:论文已经发表了,现在可以在网上看到。

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准备潜心研究一段时间


最近在看用腔QED系统来模拟强关联模型的论文,因此也就开始学习强关联模型和相关的凝聚态物理理论的知识了。这是一个痛苦的过程,因为进入一个新的领域,接触到这么些新的问题和处理问题的模型、方法,要学的东西太多。张宏宝兄对此也深有体会, 他现在也刚刚进入天体物理这个新的领域。为了降低痛苦,他选择的是理论物理与天体物理的交叉生长点,我选择的是用量子光学系统来模拟强关联模型。我们都是 不满足现状,希望到更加广阔的空间里面研究物理学,所以才不约而同的选择了拓展自己的研究。经过初步的了解,我现在也需要潜下去,认认真真的读几篇经典文 献,掌握必要的背景知识和处理问题的方法,这样才能够应付新领域的挑战。不过我还是有信心的,这个方向大有可为。基于量子光学与量子信息的背景,我觉得这 个方向上有许多值得研究的问题。通过研究这些问题,我也能够深入系统的了解凝聚态物理。它是物理学里面与其它学科联系非常紧密,对我们的现实生活影响极为 巨大的一个领域。

上帝说,要有光!


于是就有了光,却留下给了人一个大的谜团:光到底从哪里来?

人们对光已经有了很深入的认识了。爱因斯坦说,光有波动性,也有粒子性。 量子光学研究了40多年,也有了很多进展。比如定义了什么是经典光,什么是非经典光。可是光这个玩艺到底是从哪里冒出来的呢?还没有一个统一的认识。有一部分凝聚态物理学家认为真空是某种弦网凝聚的量子流体,光就来自于这种凝聚的集体激发(见文小刚教授的主页)。如果这个理论是可行的,那么我们就应该可以找到某种特殊的凝聚态系统,它由弦网凝聚模型描述。凝聚态系统中的某种集体激发就具有类似光子的性质,被称为“人工光子”。

现在,这种凝聚态系统给找到了。Sumanta Tewari等人提出了一个方案,宣称可以在光学晶格中激发出“人工光子”来。如果他们的结论是正确的,那么物理学家就完成了上帝创世的第一件工作:创造光。通过改变凝聚态系统的参数,物理学家可以控制这种人工光子的性质。这是不是意味着有一天物理学家也可以控制真空中实际存在的光子的性质?我不知道,也许真的可以。

另见格志:人工光子

1,1+1,1+1+1,…..


伽莫夫写有一本很有名的科普书,《从一到无穷》,讲的是宇宙从一个点爆炸而产生。有这么一个数学八卦,说是某个导师给他的第一个博士的论文题目是证明某问题在三维空间中成立的,第二个博士的题目是证明这个问题在四维空间中成立。本来按照这样发展下去,也会象宇宙爆炸那样从一到无穷,培养出无穷个博士。但是他的下一个学生一下子把五维以上到任意维空间中全部都证明了。

这位导师给博士的论文题目看起来真是很弱智,因为每次只是加一个维度。不过做研究,有时这种很丑陋的推广法还是很有效的。而且在某种情况下,丑陋中反而生长出了新的东西。比如可以沿着这样一条路做研究。首先,我们讨论一个原子与外场相互作用,讨论它的退相干,等等。然后,我们讨论两个原子与外场相互作用。然后是三个,四个。再多了就不行了。那么好,我们一下子到无穷个原子,在空间中周期性分布,原子之间有相互作用,原子与外场也有相互作用。对这个系统,我们知道,可以用Bloch定理来处理。这样我们就从简单的量子光学系统过渡到了固体系统了。沿着类似的思路,我们可以先讨论一个腔的问题,包括腔模与腔中的原子相互作用,腔模的泄漏等。然后讨论两个腔,通过一根单模光纤联接。对这个系统我们可以讨论量子信息在两个腔之间的传播,处理等问题。然后,在这个基础上我们可以一下子跳到N个通过光纤串联的腔的系统。OK,现在我们又可以用Bloch定理了,可以求出场在这个系统中的色散关系。这就是一个光学晶体问题。如果进一步的在腔中加入原子,通过对原子的控制,可以引入非线性项,最终就可能用这个系统来模拟强关联系统。

其实这种做研究的思路也类似与纳米技术的技术路线:把原子一个个的组合起来,最后得到我们想要的材料或者机器。 我们也是从最简单的单体系统出发,慢慢的走到固体系统。从这里可以看出,物理上做加法并不象数学上的加法那么平凡,加到一定的时候,新的物理现象就出来了,我们也就要发展用新的物理来解释它。这似乎就是凝聚态物理里面所谓的层展现象(emergent phenomena)。

用量子光学研究凝聚态物理


这个学期我选了一门《凝聚态物理导论》,前些天学了一些光子晶体的知识。在与主讲老师讨论时,他建议我思考一下用量子光学的视角来研究凝聚态物理。这实在是一个大的思考问题的角度,我现在还没有什么头绪。不过用量子光学的手段来模拟凝聚态系统,是现在的一个研究的热门领域。比如在冷原子光学晶格中模拟Bose-Hubbard模型等许多重要的凝聚态物理模型,从而观测到超流态和Mott绝域态。我找来了原始的论文,可是无法完全理解,因为我缺乏凝聚态物理的背景。最近我看到了另外三篇篇论文(quant-ph/0606097quant-ph/0606159cond-mat/0609050),讨论了如何在光子晶体,或者通过光纤联接的多个光学腔系统中实现Bose-Hubbard模型。相比前者而言,这是更加纯粹的量子光学系统,我对这个系统更加熟悉,因此从这里着手学习一下用量子光学的手段模拟凝聚态物理系统是很好的。

写到这里,我发现自己似乎对很多东西都感兴趣。比如我对黑洞量子信息有些兴趣,于是准备学点广义相对论。不久又开始学习凝聚态物理,用量子光学实现各种凝聚态物理模型。我也有点怀疑是否能够把这些都学到手。不过我还是会注意的,量力而行,从已有的基础出发来学习新的东西。我知道这些与量子光学,量子信息有关的东西我不可能都学好,但是通过学习它们能够进一步的加深我对自己的专业量子光学与量子信息的理解,让我知道自己所学的东西有这么广泛的应用。而且也开拓了我的视野,不再局限在物理学的一隅。有了这些收获,花费时间是很值得了。

Spin Hall effects, teleporatation, foundation of statistical mechanics


Spin Hall effects for cold atoms in a light induced gauge potential in cond-mat/0607127, Shi-Liang Zhu et al. proposed a scheme to observe spin Hall effects with cold atoms in a light induced gauge potential. They shown that their scheme was practical and discussed the SHE in an optical lattice.
My comments: It is a very nice and simple scheme. I found it readable for me even though I know little about SHE.

Quantum teleportation between light and matter in Nature 443, 557-560 (5 October 2006), Jacob F. Sherson et al. archieved the teleportation between light and matter. The distance between transmitter and reciever is 0.5m. The fidelity of the teleportation is 0.6. This is a very important step for realizing quantum network.

Entanglement and the foundations of statistical mechanics in Nature Physics 2, 754 – 758 (2006), Sandu Popescu, Anthony J. Short and Andreas Winter argue that the foundations of the statistical mechanics is misleading. The main postulate of statistical mechanics, the equal a priori probability postulate, should be replace by a general canonical principle. They mathimatically proved the general canonical principle. Seth Lloyd wrote a views on the article in Nature Physics.