Nghiệm thu dự án KHCN “Nghiên cứu các hiệu ứng lượng tử tương đối tính trong hệ ống dẫn sóng nhị nguyên”

Dự án KHCN do Quỹ VinIF tài trợ: “Nghiên cứu các hiệu ứng lượng tử tương đối tính trong hệ ống dẫn sóng nhị nguyên” do PGS.TS. Trần Xuân Trường chủ nhiệm, Học viện Kỹ thuật quân sự chủ trì, đã được Hội đồng khoa học Quỹ nghiệm thu thành công.

Dự án hướng tới mục tiêu mô phỏng ba hiệu ứng cơ bản trong cơ học lượng tử tương đối tính, là: hiệu ứng tạo và triệt tiêu cặp hạt – phản hạt; hiệu ứng xuyên đường hầm Klein; cấu trúc Jackiw-Rebbi bằng các hiệu ứng quang học trong hệ ống dẫn sóng nhị nguyên (binary waveguide arrays – BWA); đồng thời nghiên cứu để tìm ra loại soliton hoàn toàn mới trong BWA.

Qua triển khai, dự án đã đề xuất thành công mô hình cho phép mô phỏng hiệu ứng tạo và triệt tiêu cặp hạt – phản hạt và tính chính xác xác suất của 2 quá trình này theo 2 phương pháp độc lập; đề xuất một mô hình vật lý hoàn toàn mới khi vector potential A của điện từ trường ngoài có dạng rào thế vuông theo thời gian; với hiệu ứng xuyên hầm lượng tử tương đối tính Klein, dự án đã tìm ra công thức giải tích tính hệ số truyền qua của vi hạt qua bậc thế nghịch đảo và rào thế dạng vuông góc; nghiên cứu được trạng thái “đặc biệt ổn định” tô-pô lượng tử tương đối tính Jackiw-Rebbi hai chiều trong BWA, có thể được khai thác để truyền dẫn thông tin một cách bảo mật trong môi trường nhiễu mạnh; tìm ra, đặt tên một loại soliton hoàn toàn mới trong BWA là “beyond-band discrete soliton”. Loại soliton này có một số đặc tính hoàn toàn khác biệt với các loại soliton quang học đã được biết đến trước đó.

Hình 1: (a) Mô hình hệ ống dẫn sóng nhị nguyên được tạo thành bởi hai loại ống dẫn sóng có chiết suất hiệu dụng khác nhau. (b) Phần giữa của hệ ống dẫn nhị nguyên được uốn cong nhằm mô phỏng điện trường ngoài biến thiên trong hiệu ứng sinh cặp, triệt tiêu cặp hạt – phản hạt. (c) Hai nhánh năng lượng dương và âm thu được từ hệ thức tán sắc của sóng phẳng trong mô hình liên tục với BWA (2 đường liền nét), và từ hệ thức tán sắc của electron trong không gian tự do thu được từ phương trình Dirac (hai đường nét đứt)
Hình 2: Mô hình hệ ống dẫn sóng nhị nguyên được sử dụng để mô phỏng hiệu ứng xuyên hầm Klein của vi hạt qua rào thế 
Hình 3: Cơ chế xuyên hầm qua rào thế với mô hình chùm sáng trong BWA (a) và mô hình điện tử trong không gian tự do (b)

Những kết quả quan trọng của dự án:

  • Công bố 8 bài báo Q1 và 1 bài Q2.
  • Chấp nhận đơn hợp lệ với 1 hồ sơ đăng ký bằng độc quyền sáng chế “Hệ ống dẫn sóng nhị nguyên đa giao diện” nhằm truyền tín hiệu quang đa kênh ổn định trong môi trường nhiễu mạnh.
  • Đào tạo 1 NCS đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ.
  • Đề xuất 1 giải pháp định hướng ứng dụng “Truyền tín hiệu quang ổn định trong môi trường nhiễu mạnh với hệ ống dẫn sóng nhị nguyên đơn giao diện”.
Hình 4: (a,b) Kết quả tính hệ số truyền qua bằng phương pháp lý thuyết và phương pháp mô phỏng chùm sáng truyền trong BWA. (c) Kết quả tính hệ số truyền qua rào thế với điện tử trong không gian liên tục. (d) Mô phỏng quá trình truyền của chùm sáng trong BWA
Hình 5: (a) Phân bố biên độ của soliton loại mới, đường liên tục là hai nghiệm giải tích dưới dạng hàm secant cho các ống dẫn sóng chẵn và lẻ, các chấm tròn là nghiệm chính xác tính bằng phương pháp số. (b) Mô phỏng quá trình truyền của soliton loại mới trong BWA

PGS. Trần Xuân Trường chia sẻ: “Dự án đã hoàn thành và vượt các mục tiêu đề ra. Trong quá trình thực hiện, chúng tôi đã nhận được sự hỗ trợ rất kịp thời, nhiệt tình từ quỹ VinIF. Thủ tục hành chính ở các giai đoạn đều được thực hiện theo cách tạo điều kiện thuận lợi nhất cho các thành viên dự án nhằm hướng tới kết quả khoa học thực chất. Cách quản lý hiện đại, thông thoáng, đi vào thực chất của quỹ VinIF thực sự tiết kiệm thời gian, công sức của các thành viên dự án, để nhóm được tập trung vào việc thực hiện các nội dung nghiên cứu khoa học.”

Chúc mừng nhóm nghiên cứu của PGS. Trần Xuân Trường và Học viện Kỹ thuật quân sự với những thành tựu nổi bật!

Tags:

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin

Có thể bạn quan tâm