Lan honetan atomo ultrahotzei buruzko oinarrizko kontzeptuak azaltzen dira. Lehenbizi, tenperatura baxuko ikerketa egiteko arrazoiak aurkezten dira, materiak dentsitate baxu eta tenperatura hotzetan dituen ezaugarri kuantikoak aipatuz. Argi-indarren jatorria eta erabilera laburbiltzen dira jarraian, tranpa magneto-optikoa eta lurrun kuantiko ultrahotzak sortzeko bestelako teknika garrantzitsuekin batera. 41K Bose-Einstein Kondentsatua eta honekin sorturiko nahasdura kuantikoak aurkezten dira. Azkenik, Feshbach erresonantziak eta sare optikoekin partikulen arteko elkarrekintzak kontrola daitezke; erreminta hauekin atomo ultrahotzek aukera eskaintzen dute materia kondentsatuaren sistemak fisika atomikoaren zehaztasunarekin modelatzeko.
Lan honetan atomo ultrahotzei buruzko oinarrizko kontzeptuak azaltzen dira. Lehenbizi, tenperatura baxuko ikerketa egiteko arrazoiak aurkezten dira, materiak dentsitate baxu eta tenperatura hotzetan dituen ezaugarri kuantikoak aipatuz. Argi-indarren jatorria eta erabilera laburbiltzen dira jarraian, tranpa magneto-optikoa eta lurrun kuantiko ultrahotzak sortzeko bestelako teknika garrantzitsuekin batera. 41K Bose-Einstein Kondentsatua eta honekin sorturiko nahasdura kuantikoak aurkezten dira. Azkenik, Feshbach erresonantziak eta sare optikoekin partikulen arteko elkarrekintzak kontrola daitezke; erreminta hauekin atomo ultrahotzek aukera eskaintzen dute materia kondentsatuaren sistemak fisika atomikoaren zehaztasunarekin modelatzeko.
Debido al caracter dual que presenta la materia, esta se puede comportar como un corpusculo o una onda, lo cual permite que bajo una serie de condiciones el caracter dominante sea el ondulatorio y la materia se comporte como una onda, onda de materia. Aqui radica la base de la Optica Atomica en la que luz y materia intercambian sus papeles. A diferencia de la Optica Clasica en la que la luz es el objeto propagante y la materia es empleada para guiar los haces luminicos, en la Optica Atomica la luz se emplea para modificar el estado interno de los atomos (materia) que son el objeto propagante. Gracias a la estructura interna que poseen los atomos se ganan nuevos grados de libertad internos respecto a la Optica Clasica, ofreciendo asi nuevas posibilidades. De esta forma los atomos no solo se pueden propagar, tambien pueden ser almacenados en trampas opticas, enfriados a temperaturas ultrafrias dando lugar a nuevos estados de la materia, pueden ser controlados con una gran precision, ... La presente Tesis estudia la dinamica de las ondas de materia y en particular los denominados efectos transitorios cuanticos, caracteristicas temporales que presentan las ondas de materia antes de alcanzar un estado estacionario. Ademas se analizara la dinamica de las ondas de materia en guias de onda laser, proponiendose esta configuracion como diodo atomico (dispositivo que consigue que los atomos viajen en un unico sentido independientemente de su movimiento inicial) y como simulador de reacciones quimicas colineales de 3 cuerpos. Finalmente se propondran diversas tecnicas (atajos a la adiabaticidad) para una rapida manipulacion de las ondas de materia sin alterar sus propiedades cuanticas.
Tranpa luzanga batean harrapaturiko gas kuantiko dipolar batean fase trantsizio kuantikoa ikertzen dugu teorikoki, superjariakin eta supersolido faseen artean, orain dela gutxi eginiko esperimentu baten inguruan dugun ezagutza sakontzeko asmoz, G. Biagioni et al. [Phys. Rev. X 12, 021019 (2022)]. Horretarako Gross-Pitaevskii teoria hedatua erabiltzen dugu, fluktuazio kuantikoak kontuan hartzen dituena. Lehendabizi sistemaren oinarrizko egoera bilatzen dugu, esperimentuan erabilitako bi tranpetarako. Ondoren, trantsizioan erabilitako arrapalaren abiaduraren efektuak aztertzen ditugu, zeinen bidez sakabanaketa- luzera aldatzen diogun gasari. Aldaketa hori dela eta sortzen diren talde-oszilazioak ere azaltzen ditugu, bai fase superjariakinean baita supersolidoan. Aurkitu dugu zeharkako konfinamendu sendoek trantsizio jarrai bat sortzen dutela (”Quasi-1D” deituriko izaera), konfinamendu ahulek etena sortzen dutelarik (”Quasi-2D” deituriko izaera). Azken horietan norabide azimutaleko eta zeharkako norabideko higidura moduak akoplatzen dira.
Bu çalışmada öncelikle kuantum özdeş parçacık sistemlerinden bozonların genel \nkuantum mekaniksel özellikleri ele alındı. Özel olarak, bir-boyutlu standart bozon \nsalınıcıları sistemini tanımlayan operatör bağıntıları ve sistemin Hamiltoniyeni \nincelendi. Daha sonra Bose sistemlerinin istatistiksel dağılım fonksiyonunun nasıl elde \nedilebileceği araştırıldı. \nİkinci olarak, ideal Bose gazının genel istatistik mekaniksel özellikleri incelendi. \nÖzellikle ideal Bose gazının hal denklemi, öz ısısı, entropisi gibi fonksiyonlarının düşük \nve yüksek sıcaklıklarda değişimlerine yoğunlaşıldı. Buradan standart Bose \nsistemlerinde, Bose-Einstein yoğunlaşmasının hangi koşullarda gerçekleşebileceği \nteorik olarak araştırıldı. \nÜçüncü olarak, bu çalışmanın orijinal kısmını oluşturan ve Bose sistemlerine de \nbir örnek uygulama olabilecek genelleştirilmiş bir bozon gazı modeli ele alındı. Tamm- \nDancoff (TD) bozon gazı modeli olarak adlandırılan bu sistemi tanımlayan bazı \nkuantum mekaniksel özellikler incelenerek, modelin bazı istatistik mekaniksel yönleri \nüzerinde çalışıldı. Özel olarak, bu genelleştirilmiş bozon gazı modelinin deformasyon \nparametresinin sistemin genelleştirilmiş dağılım fonksiyonu, iç enerjisi, entropisi gibi \nfonksiyonlarına etkileri araştırıldı. Ayrıca bu yolla, sistemin genelleştirilmiş Bose- \nEinstein fonksiyonları (g (z,q)) n elde edilerek, 0 z 1 ve q 1 bölgelerinde bu \nfonksiyonların değişimleri incelendi. Bu bağlamda elde edilen önemli sonuçlardan \nbirisi, düşük sıcaklıklarda sistemin entropisinin deformasyon parametresi q arttıkça \nazalış göstermesidir. Son olarak, elde edilen diğer sonuçların yanı sıra TD-bozon gazı \nmodeline uygulama alanı teşkil edebilecek fiziksel problemlerden bazıları tartışıldı.
Tranpa luzanga batean harrapaturiko gas kuantiko dipolar batean fase trantsizio kuantikoaikertzen dugu teorikoki, superjariakin eta supersolido faseen artean, orain dela gutxi eginiko esperimentubaten inguruan dugun ezagutza sakontzeko asmoz, G. Biagioni et al. [Phys. Rev. X 12, 021019 (2022)]. Ho-rretarako Gross-Pitaevskii teoria hedatua erabiltzen dugu, fluktuazio kuantikoak kontuan hartzen dituena.Lehendabizi sistemaren oinarrizko egoera bilatzen dugu, esperimentuan erabilitako bi tranpetarako. Ondo-ren, trantsizioan erabilitako arrapalaren abiaduraren efektuak aztertzen ditugu, zeinen bidez sakabanatzeluzera aldatzen diogun gasari. Aldaketa hori dela eta sortzen diren talde-oszilazioak ere azaltzen ditugu, baifase superjariakinean baita supersolidoan. Aurkitu dugu zeharkako konfinamendu sendoek trantsizio jarraibat sortzen dutela (”Quasi-1D” deituriko izaera), konfinamendu ahulek etena sortzen dutelarik (”Quasi-2D” deituriko izaera). Azken horietan norabide azimutaleko eta zeharkako norabideko higidura moduakakoplatzen baitira.
Bu çalışmada anizotropik bir tuzakta harmonik olarak tuzaklanmış alkali atom gazlarında gözlenen Bose-Einstein yoğuşmasına uğramış bir sistemin özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla Gross-Pitaevskii yaklaşımı ve Varyasyonel Monte Carlo yöntemi kullanılmıştır. Seyrek gaz limitinde her iki yöntem arasında çok iyi uyum gözlenirken seyrek gaz limitinden uzaklaşıldıkça farklılıklar gözlenmiştir. Sistemin özelliklerinin Gross-Pitaevskii yaklaşımının öngördüğü gibi parçacık sayısı ile saçılma uzunluğunun çarpımına değil de, bu parametrelere ayrı ayrı bağımlı olduğu görülmüştür.
Juan Ignacio Cirac oso argi mintzatu da: fisikari kuantikoen etorkizunerako proiekzioa ordenagailu kuantikoz beteta dago. Oso makina ahaltsuak izango direla esaten du, kodetutako edozein informazio deskodetzeko ahalmena izango dutelako. "Ez bada kodetze-sistema bera ere fisika kuantikoa erabiliz egiten", esan du. Enkriptazio kuantikoa existitzen da, eta, ustez, hori erabiliz baino ezin izango zaio aurre egin ordenagailu kuantikoen ahalmenari. Oso kontu zirraragarria da fisikari batentzat; horregatik, Juan Ignacio Ciracek bietan egiten du lan, ordenagailu eta enkriptazio kuantikoak garatzen.