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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics 标题: 一种处理量子经典混合系统的一般方法和几何力发信站: BBS 珞珈山水站 (Sat Nov 11 20:02:11 2006) 一种处理量子经典混合系统的一般方法和几何力随着实验技术的发展，物理学家开始具备对原子尺度上的量子体系进行操控的能力。比如，2004年美国IBM的一个实验组成功地探测到了单个自旋[1]。这类实验标志着人类在取得控制自然能力过程中的一个个前进的台阶。同时这类实验也提出了一些挑战。这些量子操控实验中的探测手段都是经典系统，因而涉及的体系是一个量子经典混合体，例如在这个 IBM实验中，经典子系统是一个振动片（cantilever）而量子子系统是自旋。并且这类实验中的经典探测手段并不引起量子系统的“波包塌缩”和其他退相干效应。如何在理论上处理这类问题呢？以前的对这类混合体系的理论研究存在各种缺陷，比如在文献[2]中量子体系被当作一个经典体系来描述从而忽略了所有可能的量子效应。在最近一篇发表在《物理评论快报》上文章中[3]，中科院物理所凝聚态理论与材料计算室的吴飙研究员和他的博士后张起博士提出了一个描述和解决这类量子经典混合系统一般理论方法。在这个方法里，量子体系被完全用量子理论描述，没有任何量子效应被忽略。量子经典混合系统有一个一般的特点：经典子系统在动力学上比量子子系统慢很多。针对这个特点，吴飙研究员和张起博士在他们的一般理论框架里具体提出了一个简单而有效的正则变换来研究这种混合系统的动力学行为。他们发现量子子系统会对经典子系统有一个类似Lorentz力的反作用。由于这个类Lorentz力和几何相位有关，这种力被称作几何力。当量子子系统被处理成经典系统时，几何力会消失。遗憾的是这个几何力在类似前面提及的 IBM实验中太小，依然难以被探测到。另外，在纯粹的理论意义上，吴飙研究员和张起博士提出的正则变换可以被用来统一描述迄今已知的三种绝热几何相位，Berry相，Hannay角和吴飙研究员与他的合作者最近提出的非线性几何相[4]。这项工作受到中科院“百人计划”，国家自然科学基金和973项目的支持。 [1] D. Rugar, R. Budakian, H. J. Mamin, and B. W. Chui, Nature 430, 329 (2004) . [2] G. P. Berman, D. I. Kamenev, and V. I. Tsifrinovich, Phys. Rev. A 66, 0234 05 (2002). [3] Q. Zhang and B. Wu, Phys. Rev. Lett. 97, 190401 (2006). [4] B. Wu, J. Liu, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 94, 140402(2005). 相关链接： General Approach to Quantum-Classical Hybrid Systems and Geometric Forces -- ※ 来源:·珞珈山水BBS站 http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 159.226.37.*]
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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics
标题: 一种处理量子经典混合系统的一般方法和几何力
发信站: BBS 珞珈山水站 (Sat Nov 11 20:02:11 2006)

一种处理量子经典混合系统的一般方法和几何力

随着实验技术的发展，物理学家开始具备对原子尺度上的量子体系进行操控的能力。比如
，2004年美国IBM的一个实验组成功地探测到了单个自旋[1]。这类实验标志着人类在取得
控制自然能力过程中的一个个前进的台阶。同时这类实验也提出了一些挑战。这些量子操
控实验中的探测手段都是经典系统，因而涉及的体系是一个量子经典混合体，例如在这个
IBM实验中，经典子系统是一个振动片（cantilever）而量子子系统是自旋。并且这类实验
中的经典探测手段并不引起量子系统的“波包塌缩”和其他退相干效应。如何在理论上处
理这类问题呢？以前的对这类混合体系的理论研究存在各种缺陷，比如在文献[2]中量子体
系被当作一个经典体系来描述从而忽略了所有可能的量子效应。

在最近一篇发表在《物理评论快报》上文章中[3]，中科院物理所凝聚态理论与材料计算室
的吴飙研究员和他的博士后张起博士提出了一个描述和解决这类量子经典混合系统一般理
论方法。在这个方法里，量子体系被完全用量子理论描述，没有任何量子效应被忽略。量
子经典混合系统有一个一般的特点：经典子系统在动力学上比量子子系统慢很多。针对这
个特点，吴飙研究员和张起博士在他们的一般理论框架里具体提出了一个简单而有效的正
则变换来研究这种混合系统的动力学行为。他们发现量子子系统会对经典子系统有一个类
似Lorentz力的反作用。由于这个类Lorentz力和几何相位有关，这种力被称作几何力。当
量子子系统被处理成经典系统时，几何力会消失。遗憾的是这个几何力在类似前面提及的
IBM实验中太小，依然难以被探测到。

另外，在纯粹的理论意义上，吴飙研究员和张起博士提出的正则变换可以被用来统一描述
迄今已知的三种绝热几何相位，Berry相，Hannay角和吴飙研究员与他的合作者最近提出的
非线性几何相[4]。

这项工作受到中科院“百人计划”，国家自然科学基金和973项目的支持。

[1] D. Rugar, R. Budakian, H. J. Mamin, and B. W. Chui, Nature 430, 329 (2004)
.

[2] G. P. Berman, D. I. Kamenev, and V. I. Tsifrinovich, Phys. Rev. A 66, 0234
05 (2002).

[3] Q. Zhang and B. Wu, Phys. Rev. Lett. 97, 190401 (2006).

[4] B. Wu, J. Liu, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 94, 140402(2005).

相关链接：
General Approach to Quantum-Classical Hybrid Systems and Geometric Forces

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※ 来源:·珞珈山水BBS站

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