原子气体玻色.docx
《原子气体玻色.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子气体玻色.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
原子气体玻色
2017年国家科技奖推荐公示内容
一、项目名称
原子气体玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究
二、推荐单位意见
该项目致力于激光冷却原子实现玻色-爱因斯坦凝聚（简称BEC）的研究，使中国成为少数最先实现BEC国家之一，取得如下系统性和创新性的研究成果：
1）在国内首先开展了原子玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究，于2002年3月首次获得铷原子气体的BEC，提出超冷原子BEC相变的关键判据。
建立超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚理论模型并得到精确解。
2）提出有限温度量子隧穿的周期瞬子方法，预言光晶格中冷原子的量子隧穿并被实验证实。
2008年在国际上首先提出高频势阱方案并实现了冷原子的射频导引，在国内首次实现了原子芯片BEC。
3）建造铷冷原子喷泉钟。
建立了光晶格中冷原子平台，提出了光晶格钟的理论模型，获得了影响精度的各种参数。
该项目8篇代表性论文被SCI他人引用813次，2篇入选ESI高被引论文，1篇入选2009年中国百篇最具影响国际学术论文。
多个著名科学期刊如Rev.Mod.Phys.、Phys.Rep.等发表专题评价他们的工作。
2010年被邀请在第22届国际原子物理学大会（ICAP）作大会报告，这是中国科学家第一次在这个大会上作邀请报告。
该成果建立了原子玻色-爱因斯坦凝聚基本理论，首创国内冷原子钟、原子芯片等核心技术，引领并推动了冷原子物理及精密测量相关领域的发展。
项目获2016年北京市科学技术奖一等奖。
我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效。
相关栏目均符合填写要求，推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。
三、项目简介（限1200字）
该项目属物理学中的原子分子物理学领域。
激光冷却原子并实现玻色-爱因斯坦凝聚（简称BEC）是20世纪末物理学的重大进展。
1997年以来已有4次诺贝尔物理学奖授予了与冷原子和精密测量相关的科学家（1997、2001、2005、2012年）。
超冷原子BEC具有独特的量子力学波动性、宏观量子相干性及人工可调控性，是研究量子力学基本问题的重要平台，对发展原子钟、原子芯片等高新技术具有战略意义，成为世界发达国家抢占的制高点。
（1）.提出超冷原子BEC相变的关键判据，建立新的BEC可积模型并得到精确解。
在国际上率先开展激光冷却原子的实验研究，使中国成为少数最先实现BEC的国家之一。
提出超冷原子BEC相变的关键判据，得到诺贝尔奖获得者C.E.Wieman教授的高度评价。
建立参数可调的BEC可积模型并得到精确解，这是冷原子多体薛定谔方程精确解的最早工作，第一次理论上定量地解释了W.Ketterle教授获得2001年诺贝尔奖的实验结果。
预言旋量玻色－爱因斯坦凝聚体的分数涡旋态和涡旋晶格态，被韩国国立大学Yong-ilShin教授实验组证实。
该系列工作被3篇Rev.Mod.Phys.综述论文大幅引用和肯定。
（2）.建立周期瞬子方法，实现冷原子射频导引和原子芯片BEC。
提出周期瞬子方法来计算在高、低能区都适用的有限温度量子隧穿，解决了量子力学基本理论中的一个难题。
预言冷原子量子隧穿效应，被佛罗伦萨大学G.M.Tino教授实验验证。
首先在国际上实现冷原子射频导引和原子芯片BEC，得到诺贝尔奖获得者W.Ketterle教授的高度评价。
（3）.建造铷冷原子喷泉钟，提出光晶格钟模型。
建造了可移动式冷原子小喷泉钟、超高精度空间冷原子钟，为超高精度空间时频网络及下一代空间导航系统奠定基础。
建立了光晶格钟理论模型，发现镱原子光晶格钟可达到运转137亿年误差不足一秒的精度，比现有的铯原子钟精确1000倍，为光晶格钟奠定了基础，被Science等期刊专门评述，应诺贝尔奖获得者C.Cohen-Tannoudji教授邀请，撰写其主编《原子分子年鉴》第三章。
该成果8篇代表性论文包括6篇Phys.Rev.Lett.，SCI他引813次，2篇入选SCI高被引论文，1篇入选2009年中国百篇最具影响国际学术论文。
被著名综述期刊Rev.Mod.Phys.、Phys.Rep.、Science等发表专题评价。
应邀撰写中英文专著共10章。
在重要国际学术会议作大会报告50次，其中2010年在第22届国际原子物理学大会作大会报告，这是中国科学家首次在这个大会上作邀请报告。
该成果建立了原子BEC基本理论，发展了冷原子钟、原子芯片等高新技术，引领并推动了冷原子物理及精密测量相关领域的发展。
四、客观评价
国内外同行评价：
多个著名综述期刊例如Rev.Mod.Phys.、Phys.Rep.、Science等对项目理论和实验研究发表专题评论。
下面转述的评价内容建议都打上引号,客观评价主要指同行的学术性评价意见，论文引用，参与会议等内容建议去掉，多陈列一些评述性的引用。
（一）、超冷原子玻色－爱因斯坦凝聚相变的关键判据及新的BEC可积模型的国际同行评价。
该团队在国际上率先开展激光冷却原子的研究，使中国成为少数最先实现玻色－爱因斯坦凝聚（简称BEC）的国家之一（Chin.Phys.Lett.20（2003）799）。
在实现玻色-爱因斯坦凝聚的初期，判断发生凝聚是一个重要问题。
他们的实验给出了新的相变判据。
2001年诺贝尔物理学奖获得者Wiemann教授评论了他们的实验：
“实现玻色-爱因斯坦凝聚在任何一个实验室都是一个挑战”。
预言旋量BEC分数涡旋态（代表性论文2，简称论文2），被韩国国立大学Yong-ilShin教授实验证实（他人引用代表性引文1和2，简称引文1和2）。
2012年Y.Kawaguchi等人发表在Phys.Rep.上的综述文章引用了他们4篇系列文章（包括论文1，6），认为这是一种新的拓扑量子态，开创了高自旋涡旋态研究的新领域（引文3）。
建立新的BEC可积模型并利用BEC产生调幅和调频的原子激光（论文1，3），被认为是关于Feshbach共振条件下BEC及其稳定性的最早工作之一，引发了新的理论和实验研究（证明材料），被SCI他引280次，入选SCI高被引论文，也是迄今为止中国在冷原子领域被SCI引用最高的论文之一。
2000年C.K.Law等人利用他们的精确解研究了凝聚体的Dressed态（引文4）。
2007年L.S.Cederbaum等人利用精确解研究了不同类凝聚体的干涉（引文5）。
（二）、周期瞬子方法及冷原子射频导引和原子芯片BEC的国际同行评价。
2005年首先在国际上提出高频势阱方案并实现冷原子射频导引和原子芯片BEC，获得了具有自主知识产权的原子芯片（Chin.Phys.Lett.22（2005）2526），达到了国际先进水平（证明材料），得到了2001年诺贝尔物理学奖获得者W.Ketterle教授的高度评价：
“中国同行的工作令人印象深刻”（附件31，32）。
提出在高、低能区都适用的计算量子隧穿的周期瞬子方法，使有限温度量子隧穿的计算变为可能，解决了量子力学基本理论中的一个难题（论文5）。
2006年出版的德国Kaiserslautern大学H.J.W.Muller-Kirsten教授的量子力学教程（IntroductiontoQuantumMechanics：
SchrodingerEquationandPathIntegral，WorldScientific,2006），有四章共161页专门论述该方法。
这一新理论立即带来了新发现，例如预言了光晶格中冷原子的量子隧穿，被佛罗伦斯大学G.M.Tino教授的实验证实（引文5）。
发现光学势中非AbelianJosephson效应（论文6）被2012年Y.Kawaguchi等人发表在Phys.Rep.上综述文章的高度评价（引文3）。
发现光子的约瑟夫森效应及设计的相干光子干涉器件（论文7）被2009年2月4日NatureChina对其作为亮点给予了高度评价。
编辑FelixCheung专门写了一篇文章“量子光学：
约瑟夫森效应”，认为这项工作有助于实现未来的量子器件（附件30）。
2010年，第22届国际原子物理学会议邀请刘伍明作大会报告，这是中国科学家第一次在这个国际大会上作报告。
（三）、铷冷原子喷泉钟及光晶格钟模型的国际同行评价。
建造了可移动式冷原子小喷泉钟、超高精度空间冷原子钟（Chin.Phys.Lett.21（2004）57；CPL22（2005）1645）。
建立了光晶格钟理论模型，为冷原子光晶格钟奠定了基础。
光学微腔阵列中极化光子的逆超流凝聚态（论文8）被苏黎世高工S.Schmidt教授等人认为开辟了研究强关联效应和新奇量子态的方向（引文8），被2008年德国MichaelJ.Hartmann教授等人的综述文章（引文10）用整个章节介绍，特别强调：
此文给强关联领域的研究开辟了一条全新的道路。
2009年在第六届全球华人物理大会做特邀报告，并应1997年诺贝尔物理奖获得者C.Cohen-Tannoudji教授邀请，撰写其主编《原子分子年鉴》第三章“光晶格中冷原子的量子相变”。
2006年墨尔本大学L.C.L.Hollenberg教授等人发表在NaturePhysics2（2006）856的文章认为他们光晶格中冷原子相变的工作（Phys.Rev.A70（2004）045602）可以推广到玻色-费米混合系统、激子凝聚系统和极化子凝聚系统，并特别强调其在偶极玻色子研究的重要作用。
科技查新：
2017年1月21日中科院情报中心对该成果的8篇代表性论文进行了检索：
8篇代表性论文被引用924次，其中他人引用813次。
五、论文专著目录
1.代表性论文专著目录（不超过8篇）
序号
论文专著
名称/刊名
/作者
影响因子
年卷页码
（xx年xx卷
xx页）
发表时间年月日
通讯作者
第一作者
国内
作者
SCI
他引次数
他引总次数
知识产权是否归国内所有
1
DynamicsofabrightsolitoninBose-Einsteincondensateswithtime-dependentatomicscatteringlengthinanexpulsiveparabolicpotential/Phys.Rev.Lett./梁兆新，张志东，刘伍明
7.943
2005年
94卷
050402-1
-050402-4页
2005年
2月
9日
刘伍明
梁兆新
梁兆新，
张志东，
刘伍明
255
281
是
2
Dynamicalcreationoffractionalizedvorticesandvortexlattices/Phys.Rev.Lett./纪安春，刘伍明，宋军亮，周飞
7.943
2008年
101卷
010402-1
-010402-4页
2008年
7月
4日
刘伍明
纪安春
纪安春，
刘伍明，
宋军亮，
周飞
76
80
是
3
NonlineareffectsininterferenceofBose-Einsteincondensates/Phys.Rev.Lett./刘伍明，吴飚，牛谦
7.943
2000年
84卷
2294-2297页
2000年
3月
13日
牛谦
刘伍明
刘伍明，
吴飚，
牛谦，
165
196
是
4
Quantizedquasi-two-dimensionalBose-Einsteincondensateswithspatiallymodulatednonlinearity/Phys.Rev.A/王灯山，胡兴华，胡江平，刘伍明
2.902
2010年
71卷
025604-1
-0255604-5页
2010年
5月
19日
刘伍明
王灯山
王灯山
胡兴华，胡江平，
刘伍明
51
56
是
5
QuantumtunnelingofBose-Einsteincondensatesinopticallatticesundergravity/Phys.Rev.Lett./刘伍明，范文斌，郑伟谋，梁九卿，徐少达
7.943
2002年
88卷170408-1
-170408-4页
2002年
4月
29日
刘伍明
刘伍明
刘伍明，
范文斌，
郑伟谋，
梁九卿，
徐少达
136
161
是
6
Non-AbelianJosephsoneffectbetweentwoF=2spinorBose-Einsteincondensatesindoubleopticaltraps/Phys.Rev.Lett./齐然，余小鲁，李志兵，刘伍明
7.943
2009年
102卷
185301-1
-185301-4页
2009年
5月
4日
刘伍明
齐燃
齐燃，
余小鲁，
李志兵，
刘伍明
55
56
是
7
Josephsoneffectforphotonsintwoweaklylinkedmicrocavities/Phys.Rev.Lett./纪安春，孙青，谢心澄，刘伍明
7.943
2009年
102卷
023602-1
-023602-4页
2009年
1月
15日
刘伍明
纪安春
纪安春，
孙青，
谢心澄，
刘伍明
50
55
是
8
EvidenceforaBose-EinsteincondensateindiluteRbgasbyabsorptionimageinaquadrupoleandIoffeconfigurationtrap/Chin.Phys.Lett./王育竹，周蜀渝，龙泉，周尚宇，付海翔
2.255
2003年
20卷
799页
2003年
11月
8日
王育竹
王育竹
13
9
是
合计
813
903
六、主要完成人情况表
公示
姓名
排名
行政职务
技术职称
工作单位
完成单位
对该项目技术创造性贡献
刘伍明
1
课题组长
研究员
中国科学院物理研究所
中国科学院物理研究所
该项目的负责人和主要完成人。
提出本项目的关键学术思想，在物理概念、理论、计算方法的建立和结果分析等方面进行了系统的工作，亲自参与完成并做出了创造性贡献，是代表性论文1-8的通讯作者（本人是代表性论文3,4的第一作者，其余第一作者均为本人的研究生和博士后）。
对重要发现的
（1）
（2）（3）.都有重要贡献
王育竹
2
课题组长
研究员
中国科学院上海光学精密机械研究所
中国科学院上海光学精密机械研究所
该项目的负责人和主要完成人之一。
在物理概念、实验方法的提出和结果分析等方面进行了系统的工作。
第8篇代表性论文的第一作者和通讯作者。
对重要科学发现点
（1）、
（2）、（3）都有突出贡献。
纪安春
3
无
教授
首都师范大学
中国科学院物理研究所
该项目的主要完成人。
在物理概念、理论、计算方法的建立和结果分析等方面进行了系统的工作，亲自参与完成并做出了创造性贡献，是代表性论文2和7的第一作者。
对重要科学发现点
（1）、
（2）、（3）都有重要贡献。
张志东
4
磁性材料与磁学研究部主任
研究员
中国科学院金属研究所
中国科学院金属研究所
该项目的主要完成人。
在物理概念、理论、计算方法的建立和结果分析等方面进行了系统的工作，亲自参与完成并做出了创造性贡献。
是代表性论文1的通讯作者。
对重要科学发现点
（1）、
（2）、（3）都有重要贡献。
周蜀渝
5
无
副研究员
中国科学院上海光学精密机械研究所
中国科学院上海光学精密机械研究所
该项目的主要完成人之一。
在物理概念、实验方法的提出和结果分析等方面进行了系统的工作。
第8篇代表性论文的第二作者。
对重要科学发现点
（1）、
（2）、（3）都有突出贡献。
七、完成人合作关系说明
刘伍明研究员作为项目负责人和主要完成人，提出本项目的关键学术思想，在物理概念、理论、计算方法的建立，实验指导和结果分析等方面进行了系统全面的工作，亲自领导完成并做出了创造性贡献，是代表性论文1-8通讯作者（还是论文3，4第一作者，其余第一作者均为他的研究生、联合培养研究生和博士后）。
第二完成人王育竹院士负责设计并完成了本项目的主要实验，联合指导博士研究生完成了代表性论文8。
第三完成人纪安春教授发表的代表性文章均是其在刘伍明研究员的实验室作博士后期间完成。
第四完成人张志东研究员与第一完成人刘伍明研究员联合指导博士研究生梁兆新完成了代表性论文2。
第五完成人周蜀渝副研究员在第二完成人王育竹院士指导下完成了代表性论文8。
完成人间的合作也可以包括共同承担的项目，共同获奖。
完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者
（项目排名）
合作时间
合作成果
证明材料
备注
1
获奖
刘伍明
（1），王育竹
全程
北京市科学技术奖一等奖
证书（附
（2），纪安春（3），张
件20）
志东（4）
2
论文合著
刘伍明
（1），张志东（4）
全程
DynamicsofabrightsolitoninBose-Einsteincondensateswithtime-
论文（附件1）
dependentatomic
scatteringlengthinan
expulsiveparabolic
potential,Phys.Rev.Lett.
94,050402（2005）.
3
论文合著
刘伍明
（1），纪安春（3）
全程
Dynamicalcreationoffractionalizedvorticesandvortexlattices,Phys.Rev.
Lett.101,010402（2008）.
论文（附件2）
4
论文合著
刘伍明
（1），纪安春（3）
全程
Josephsoneffectforphotonsintwoweaklylinkedmicrocavities,Phys.Rev.Lett.102,023602（2009）.
论文（附件7）
Rev.Lett.102,023602（2009）.
（2009）.
5
论文合著
王育竹
（2），周蜀渝（5）
全程
EvidenceforaBose-EinsteincondensateindiluteRbgasbyabsorptionimageinaquadrupoleandIoffeconfigurationtrap,
Chin.Phys.Lett.20,799（2003）.
论文（附件8）
承诺：
本人作为项目第一完成人，对本项目完成人合作关系及上述的真实性负责，特此声明。
第一完成人签名
八、知情同意证明
升级会员 