Counter-diabatic vortex pump in spinor Bose-Einstein condensates
拓扑相位印记是一种在碱金属原子旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中产生确定性涡旋的成熟技术。最近的研究表明，与标准绝热方案相比，反绝热量子控制可以加速涡旋的产生，并抑制由于非绝热跃迁引起的原子损失。在这里，我们应用这种技术，辅助的光学插头，涡流泵理论上表明，顺序相位压印高达20个周期产生一个非常大的绕组数的涡流。与没有反非绝热控制的情况相比，我们的方法显著增加了用于快速泵送的泵的保真度，从而导致迄今为止报道的涡旋泵的每个粒子的最高角动量。我们的研究是基于三维多组分Gross-Pitaevskii方程的数值积分，该方程方便地产生自旋1系统的密度分布、相位分布、角动量和其他物理上重要的量。我们的研究结果激发了涡旋泵的实验实现和它所涉及的丰富物理的研究。
2016-10-13 cond-mat.quant-gas
Dirac monopoles with polar-core vortex induced by spin-orbit coupling in spinor Bose-Einstein condensates
在铁磁玻色-爱因斯坦凝聚体中，我们报道了自旋-轨道耦合诱导的具有极核涡旋的狄拉克磁单极子，它们沿着垂直轴附着在两条节涡线上。这些磁单极子在实验时间尺度上更稳定，可以通过直接成像涡旋线来检测。随着自旋轨道耦合强度的增加，具有涡旋的狄拉克磁单极子可以转变为具有正方晶格的狄拉克磁单极子。在存在自旋轨道耦合的情况下，增加相互作用的强度可以诱导从具有极核涡旋的狄拉克单极子到具有Mermin-Ho涡旋的狄拉克单极子的循环相变.自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体不仅为研究奇异磁单极子和相关的相变提供了一个新的平台，而且在四极场关闭后仍能保持稳定的磁单极子.
2016-08-18 cond-mat.quant-gas
Controlled creation of a singular spinor vortex by circumventing the Dirac belt trick
持续的拓扑缺陷和结构是超流性特别引人注目的结果。其中最吸引人的例子是旋转对称群SO（3）中产生的奇异涡旋，它具有令人惊讶的拓扑性质，如狄拉克著名的带技巧所示。尽管相当大的兴趣，控制制备和详细研究的涡线与复杂的内部结构，在全三维旋量系统仍然是一个突出的实验挑战。在这里，我们提出并实现了一个可重复的和可控的方法来创建和检测奇异的SO（3）线涡的非奇异自旋织构的铁磁自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的衰变。我们的实验明确地证明了SO（3）的性质和独特的旋量性质的缺陷。虽然涡旋是奇异的，但它的核心充满了拓扑上不同的极性磁相的原子。由此产生的稳定、连贯的拓扑界面在从凝聚态到宇宙学和弦论的各种系统中都有类似的东西。
2020-06-29 cond-mat.quant-gas
Vortex and half-vortex dynamics in a spinor quantum fluid of interacting polaritons
旋量或多组分玻色-爱因斯坦凝聚体可以维持循环的分数量子、具有相位和极化的半整数绕组的涡旋拓扑激发。物质光量子流体，如微腔极化激元，代表了一个独特的测试平台，用于实现强相互作用和非平衡凝聚。直接访问他们的波函数的相位使我们能够追求是否半涡-而不是完整的整数涡-是一个旋量极化激元流体的基本拓扑激发。在这里，我们能够直接产生共振脉冲激发，极化激元流体携带的半或全涡旋状态作为初始条件，并遵循其相干演化使用超快全息。令人惊讶的是，我们观察到一个丰富的现象，显示了一个稳定的演变的相位奇点在一个单一的组件，以及在完整的涡旋状态，螺旋，分裂和分支的初始核心在不同的制度和增殖的许多涡旋反涡对在自我生成的圆形波纹。这使我们能够设计非线性和样品无序在塑造流体和驱动相奇异动力学方面的相互作用
2015-06-15 cond-mat.quant-gas
Dynamics of a coupled spin vortex pair in dipolar spinor Bose-Einstein condensates
采用平均场论理论，数值研究了双势阱中偶极旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中耦合自旋-涡旋对的碰撞和磁场猝灭动力学。当势垒突然释放时，两层凝聚体在阱中心发生碰撞，碰撞后涡旋对的手征发生交换，平行自旋涡旋相表现为同相碰撞，反平行涡旋相表现为异相碰撞.当横向磁场淬灭时，单层凝聚体中的涡旋中心开始作椭圆形轨迹的螺旋运动，中心位置的位移呈现出具有固有频率和阻尼率的阻尼简谐振荡。初始磁场和高斯势垒的高度可以调节自旋涡旋对的振荡模式，如平行涡旋对的旋向运动在两层中不同步，而反平行涡旋对的旋向运动呈现双螺旋结构，涡旋中心以相同的幅度反向运动。
2016-07-14 cond-mat.quant-gas
Collisional Dynamics of Half-Quantum Vortices in a Spinor Bose-Einstein Condensate
本文对反铁磁旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中半量子涡旋的相互作用和动力学进行了实验研究。通过利用凝聚体中涡旋偶极子的轨道运动，我们进行了两个HQV对的碰撞实验，观察到HQV对的散射运动与非奇异磁化涡旋核产生的短程涡旋相互作用是一致的.我们还研究了包含多个HQVs的湍流凝聚体的弛豫动力学，并证明了自旋波激发是由HQVs的碰撞运动产生的。短程涡旋相互作用和HQV-磁振子耦合代表了旋量超流中HQV动力学的两个特征。
2016-05-02 cond-mat.quant-gas
Vortex nucleations in spinor Bose condensates under localized synthetic magnetic fields
本研究实验观测径向局域合成磁场下光缀饰旋量 BEC 中涡旋从无涡旋态中心的成核，并用规范势导致的动力学不稳定性及含时 GP 模拟加以解释。
2025-09-02 cond-mat.quant-gas
Observation of wall-vortex composite defects in a spinor Bose-Einstein condensate
本文报道了在具有反铁磁相互作用的自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中，半量子涡旋（HQVs）束缚的自旋畴壁的观测结果。旋量凝聚体最初在易平面极性相中制备，然后突然淬灭到易轴极性相中。畴壁通过相变中的自发$\mathbb{Z}_2$对称性破缺而产生，并且由于蛇形不稳定性，畴壁动态地分裂成复合缺陷。缺陷的端点被确定为HQVs的极性序参量和质量超电流在其附近使用布拉格散射证明。在强猝灭区，我们观察到随着自由壁-涡旋复合缺陷的弛豫，形成了单电荷量子涡旋。我们的研究结果表明，复合缺陷通过相变动力学的成核机制。
2019-02-28 cond-mat.quant-gas
Spontaneous Vortex Lattices in Quasi 2D Dipolar Spinor Condensates
受近期实验\cite{BA} \cite{BB}的启发，我们研究了具有不同纵横比的准二维铁磁凝聚体。我们发现，在零磁场下，偶极能产生一个局部能量极小值，所有自旋都位于二维平面内，形成一排{\em交替}取向的{\em圆形}自旋织构，对应于不同自旋分量中{ \em恒等}涡度的堆积.在大的磁场中，系统可以进入由椭圆和双曲线Mermin-Ho自旋织构阵列组成的长寿命动力学状态，而真正的平衡是单轴自旋密度波，沿磁场具有单一波矢，波长与长寿命涡旋阵列状态的特征长度相似。
2009-08-11 cond-mat.quant-gas
Synthetic Landau levels and spinor vortex matter on Haldane spherical surface with magnetic monopole
本文提出了一个在弯曲球几何上实现自旋冷原子系统中精确平坦朗道能级的灵活方案。这是通过磁四极场的Floquet工程实现的。我们表明，在真实空间中的一个合成的电磁场可以创建。我们证明了该系统可以精确地映射到球上的电子-自旋系统，从而实现了分数量子霍尔物理的Haldinger球几何。该方案适用于玻色子或费米子。通过将一个$s$ -波相互作用原子凝聚体系统映射到经典的Thompson问题，研究了该系统的基态涡旋斑图。我们进一步研究了偶极相互作用下涡旋斑图的畸变和稳定性。我们的方案与现有的实验装置是兼容的，并可能作为一个有前途的路线，研究量子霍尔物理和奇异旋量涡旋物质在弯曲空间。
2017-12-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological spinor vortex matter on spherical surface induced by non-Abelian spin-orbital-angular-momentum coupling
我们提供了一个明确的方法来实现非阿贝尔自旋轨道角动量（SOAM）耦合的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体使用磁梯度耦合。对于高阶厄米-高斯光束可寻址的球面阱，我们证明了该系统支持携带不同总角动量$\mathbf{J}$的各种简并基态，并且简并度可以通过改变SOAM耦合的强度来调节.对于弱相互作用的旋量凝聚体与$f=1$，系统支持各种亚铁磁相和亚极性态描述的量子化的总平均角动量$|\langle \mathbf{J} \rangle|$。讨论了具有$Z_2$对称性的极性态和自旋涡旋缺陷形成的汤姆逊晶格。该系统可用于制备各种具有非平凡拓扑结构的稳定自旋涡旋态，并可作为研究基态简并度可调的中性原子强关联物理的平台。
2019-07-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Stability and dynamics across magnetic phases of vortex-bright type excitations in spinor Bose-Einstein condensates
静态特性，即，研究了二维简谐约束自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋亮型激发的存在性、稳定性以及猝灭动力学.线性稳定的涡亮涡和亮涡亮解决方案出现在反铁磁和铁磁旋量气体的平方塞曼能量位移的变化。它们的变形跨越相关的过渡暴露和详细讨论evincing也表明，涌现的不稳定性可以导致斑图形成。空间伸长，进动运动和螺旋的非线性激发时，暴露于有限的温度和跨越不同的相边界，通过淬火的二次塞曼系数，被揭开。其中，由淬火引发的自旋混合过程导致随后配置的波形的变化。我们的研究结果揭示了斑图形成和自旋混合过程之间的相互作用，在当代冷原子实验中可以访问。
2022-11-30 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
Stable core symmetries and confined textures for a vortex line in a spinor Bose-Einstein condensate
我们展示了一个单量子化的涡旋如何在原子自旋为1的极性玻色-爱因斯坦凝聚体中表现出能量稳定的具有不同对称性的缺陷核，以及如何将一个稳定的低维拓扑非平凡的Skyrmion纹理限制在核内。核的各向同性和束缚织构的稳定性对塞曼能级位移敏感。所观察到的结构具有相似性，分别在超流液体He-3涡旋的压力相关对称性和超导宇宙弦模型。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-th
Spin-Flipping Half Vortex in a Macroscopic Polariton Spinor Ring Condensate
本文报道了在环形几何中极化激元的宏观玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋现象。由于它是一个旋量凝聚体，基元激发是“半涡旋”，其中有一个相位旋转$π$与一个偏振矢量旋转$π$围绕一个封闭的路径。这是清楚地看到在实验中观察到的偏振旋转周围的环。在环几何中，允许一种新型的半涡旋，其中自旋的旋向从环的一侧翻转到另一侧，除了线偏振分量的旋转之外;这种状态在简单连接的几何中是不允许的。对该状态能量的理论计算表明，当考虑多体相互作用时，它的能量比简单的半涡旋低。从一次发射到下一次发射，环周围流动的循环方向在顺时针和逆时针之间随机波动;这对应于系统中时间反演对称性的自发破缺。这些新的宏观极化激元环凝聚允许直接控制凝聚的涡度的可能性。
2015-02-23 cond-mat.quant-gas
A route to non-Abelian quantum turbulence in spinor Bose-Einstein condensates
本文计算研究了自旋为2的玻色-爱因斯坦凝聚体在三阱阱中的碰撞动力学。取决于初始状态旋量波函数的成分内和成分间的相对相位，三个凝聚段的碰撞产生许多可能的涡旋-反涡旋晶格之一，之后系统过渡到量子湍流。我们发现，新兴的涡格结构可以描述的多波干涉。我们表明，三段碰撞可以用来系统地产生交错的涡旋-反涡旋蜂窝晶格的分数电荷涡旋，其碰撞动力学是已知的非阿贝尔。这样的凝聚对撞机实验可能被用作一个可控的途径，以产生非阿贝尔超流湍流与网络的涡流梯级。
2014-12-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Vortices in spinor cold exciton condensates with spin-orbit interaction
本文从理论上研究了冷间接激子旋量四组分凝聚体中拓扑缺陷的基态。我们分析了可能的基态的解决方案，为不同的配置的旋涡和半涡。我们发现，如果只有Rashba或Dreselhaus自旋轨道相互作用（SOI）的电子存在的拓扑缺陷的稳定状态可以表示一个圆柱对称的半涡或半涡反涡对，或一个非平凡的模式与翘曲的漩涡。当Rashba和DresselhausSOI同时存在时，凝聚体的基态表现为条纹相，涡旋型解变得不稳定。
2014-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Vortex phases and domain walls in trapped spinor Bose-Einstein condensates with inhomogeneous spin-orbital-angular-momentum coupling
本研究探讨高空间非均匀性和高特征轨道角动量的自旋-轨道角动量耦合下双分量BEC的基态结构与涡旋构型，发现条纹相和新型涡旋项链相，建立畴壁半径解析模型，为拓扑现象研究提供新见解。
2025-03-26 cond-mat.quant-gas
Microgravity-assisted off-axis spin vortex in a $^{87}$Rb dipolar spinor Bose-Einstein condensate
本研究通过求解Gross-Pitaevskii方程，探究微重力对光塞辅助下$^{87}$Rb凝聚体中自旋涡旋形成的影响，发现离轴结构，为微重力环境产生自旋涡旋态提供可靠方法。
2025-06-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Controllable half-vortex lattices in an incoherently pumped polariton condensate
我们展示了如何可以使用自旋极化激元凝聚体的同步和非同步状态之间的过渡来驱动固定涡旋晶格和半涡旋晶格之间的过渡。这提供了一种通过泵浦光斑轮廓和施加的磁场的组合来控制极化激元自旋织构的方法。要做到这一点，我们扩展了非平衡旋量凝聚体的模型，包括放松，并研究这如何影响的desperization过渡。我们讨论了斑图形成是如何用均匀系统的行为来解释的。
2011-06-18 cond-mat.quant-gas
Vortex-lattice formation in a spin-orbit coupled rotating spin-1 condensate
利用数值求解平均场Gross-Pitaevskii方程，研究了旋转{Rashba}自旋轨道耦合准二维（准二维）超精细自旋1旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在$x-y$平面内的涡旋晶格形成.这个系统的波函数有三个分量，对应于超精细自旋$F_z= +1,0,-1$的三个投影。在这种情况下，非旋转的{Rashba} SO耦合旋量BEC可以具有三个分量中不同角动量的涡旋形式的拓扑激发，例如铁磁和反铁磁旋量BEC中的$(0,+1,+2)$ -和$(-1,0,+1)$ -型状态：括号中的数字表示三个分量的涡旋状态的固有角动量，其中负号表示反涡旋。这些具有内禀涡度的状态的存在打破了沿$z$和$-z$轴的具有涡度的旋转之间的对称性，从而在旋转的准2D自旋1旋量铁磁和反铁磁BEC中产生了丰富多样的涡旋晶格和反涡旋晶格状态，这在标量BEC中是不可能的。{For在弱SO耦合下，我们发现这些态有两种对称性，$-$为六角对称和“正方形”对称。六边形（正方形）对称状态具有排列在闭合同心轨道中的涡旋，在连续轨道中具有最大值的$6, 12, 18...$（$8,12,16...$）涡旋。在这两种对称性中，方涡格态的能量较小。
2020-10-08 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Braiding and fusion of non-Abelian vortex anyons
我们证明了旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中的某些涡旋是非阿贝尔任意子，这可能对拓扑量子计算有用。我们进行了可控编织和融合这样的旋涡的数值实验，实现操作拓扑量子位所需的行动。我们的研究结果表明，利用旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中的非阿贝尔涡旋任意子可以开发一个新的拓扑量子信息处理平台。
2019-01-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of a Geometric Hall Effect in a Spinor Bose-Einstein Condensate with a Skyrmion Spin Texture
对于在空间变化的磁场中移动的自旋携带粒子，由于与粒子的绝热自旋旋转相关联的几何相位，可以产生有效电磁力。本文报道了在具有Skyrmion自旋织构的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到的几何霍尔效应。在自旋织构的平移振荡下，凝聚体在谐振阱中共振地产生圆周运动，证明了有效的洛伦兹力的存在。当冷凝物循环时，在冷凝物的边界区域形成量子化涡旋，涡旋数增加到100以上，但没有明显的加热。我们将涡旋形核归因于非均匀有效磁场对有效洛伦兹力的剪切作用。
2013-12-11 cond-mat.quant-gas
Barnett effect in rotating spinor dipolar quantum droplets
University of Electro-Communications（电波大学）；RIKEN Center for Computational Science (R-CCS)（理化学研究所计算科学中心）
研究通过释放自旋自由度稳定旋滴中的涡旋态，利用类似Barnett效应的机制产生轴向磁化，外加磁场使原子云旋转并形成稳定的束缚态。
2026-05-12 cond-mat.quant-gas
Internal structure and stability of vortices in a dipolar spinor Bose-Einstein condensate
我们展示了偶极相互作用如何对原子旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中的涡旋结构产生显著影响，并说明了适用于偶极旋量系统的一般物理原理。然后，我们发现和分析的核心奇异涡旋与非阿贝尔收费的点群对称的自旋3 $^{52}$铬凝聚。使用一个更简单的模型系统，我们分析了潜在的偶极物理，并显示了磁偶极耦合产生的特征长度尺度如何与s波散射的愈合长度层次相互作用，并导致核心结构的简单标准：当相互作用都在能量上有利于基态自旋条件时，例如在自旋为1的铁磁相中，奇异涡流的尺寸被限制为较短的自旋相关的愈合长度。相反，当交互竞争时（例如，在自旋为1的极性相），我们发现奇异涡旋的核随着偶极耦合的增加而增大。我们进一步展示了如何自旋对齐所产生的相互作用各向异性是明显的基态自旋涡旋线，是垂直于冷凝物的旋转轴的外观，以及在潜在的可观察到的内部核心自旋纹理。我们还解释了它是如何导致相互作用相关的角动量在非奇异涡旋的结果与旋转诱导的自旋有序的竞争。当各向异性被修改由一个强大的磁场，我们展示了它如何引起一个破环变形的涡核到一个自旋畴壁。
2017-04-07 cond-mat.quant-gas
Spontaneous Spin Textures in Dipolar Spinor Condensates: A Dirac String Gas Approach
本文研究了在不同的陷阱几何条件下，铁磁旋量凝聚体中由磁偶极-偶极相互作用引起的自发自旋织构。在平均场水平上，我们表明该系统是具有负弦张力的狄拉克弦气体的对偶，其中基态自旋纹理可以很容易地确定。我们发现，三维凝聚体更倾向于meron状涡旋织构，准一维凝聚体更倾向于轴向偏振耀斑织构，而准二维凝聚体则表现出meron织构或面内偏振织构.
2015-04-25 cond-mat.quant-gas
Sinusoidal magnetic field induced topological excitations in a spin-orbit coupled spinor condensate
研究自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体在正弦磁场与Rashba自旋轨道耦合作用下的拓扑激发，发现SOC打破对称性产生skyrmion织构，揭示了通过两者互作调控拓扑激发的潜力。
2024-09-12 cond-mat.quant-gas
Transverse force on a vortex and vortex mass: effects of free bulk and vortex-core bound quasiparticles
本文重新评估了老的，但仍然有争议的问题的横向力的旋涡和涡的质量。在玻色和费米液体中，自由体准粒子对涡旋的横向力都来源于Aharonov-Bohm效应。然而，在费米液体中，应该考虑到的特点Aharonov-Bohm效应的BCS准粒子描述的两个组件的旋量波函数。与众所周知的说法相反，在超流费米液体中，横向力（来自自由体准粒子或来自涡核束缚准粒子）与涡核中的谱流之间没有联系。事实上，在运动涡旋的核心中不存在稳定的谱流，并且在SNS结中与Andreev束缚态的类比在这方面是不成立的，在SNS结中谱流是真正可能的。阐明了回流对涡量的作用。回流是涡核内外电流不匹配的必然结果，并恢复了这种不匹配所破坏的粒子数（电荷）守恒。在费米液体中，回流补偿了通过核心束缚态的电流，这是涡旋质量（Kopnin质量）的来源。这将导致重整化的科普宁涡质量的数值因子。
2013-04-10 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Textures of Spin-Orbit Coupled F=2 Spinor Bose Einstein Condensates
我们研究了合成非阿贝尔规范场诱导的F=2旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的自旋轨道耦合（SOC）结构。通过对SOC能量的分析和对Gross-Pitaevskii方程的数值计算，证明了这种织构的产生是由于SOC对序参量（OP）的螺旋调制，特别是循环OP由二维晶格织构组成，如六方晶格和1/3涡旋晶格，通常理解为螺旋调制的二维网络。
2011-08-21 cond-mat.quant-gas
Spin Josephson vortices in two tunnel coupled spinor Bose gases
本文研究了束缚在细长双势阱中自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体的拓扑激发。该系统具有一个新的拓扑缺陷-自旋约瑟夫森涡旋（SJV），它是由于阱间原子隧穿和短程铁磁两体相互作用之间的竞争而形成的。我们确定的自旋结构和形成动力学的SJV和确定系统的相图。通过利用SJV的内在稳定性，我们提出了一种动态的方法来创建SJV在现实的实验条件下。
2012-12-04 cond-mat.quant-gas
Engineering and Revealing Dirac Strings in Spinor Condensates
本研究提出在旋量原子凝聚体中工程化、操控并显现 Dirac 弦，建立涡旋丝与 Dirac 弦的映射，并据此揭示自旋态与球形涡旋结构的对应及构造球形 Landau 能级的新方法。
2024-04-09 cond-mat.quant-gas hep-ph hep-th
Half-Quantum Vortices in an Antiferromagnetic Spinor Bose-Einstein Condensate
报道了在反铁磁旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的易平面极性相中观察到的半量子涡旋。使用原位磁化敏感成像，我们观察到，对HQVs与相反的核心磁化时，单电荷的量子涡旋注入到冷凝物中产生。HQV对形成的动力学的特征在于通过测量对分离距离和芯磁化强度的时间演变，这揭示了HQV之间的排斥相互作用的短程性质。我们发现轴向磁振子激发的热布居引起的自旋涨落对HQV对的形成动力学没有显著影响。我们的结果证明了反铁磁旋量凝聚体中单电荷涡旋的不稳定性。
2016-04-19 cond-mat.quant-gas
Spinor Bose-Einstein Condensates of Rotating Polar Molecules
我们提出了一个方案来实现一个赝自旋- $1/2$模型的$^{1}Σ(v=0)$双碱极性分子的自旋态对应于两个子能级的第一激发转动水平。我们发现，有效的偶极-偶极相互作用之间的两个自旋- $1/2$分子耦合的旋转和轨道角动量，是高度可调的通过微波场。我们还研究了自旋- $1/2$分子凝聚体的基态性质。发现了包括双量子化涡旋态在内的多种非平凡量子相。我们的方案也可以用来建立极性分子的自旋- $1$模型。因此，我们表明，双碱极性分子的超冷气体提供了一个独特的平台，研究旋量凝聚的旋转分子。
2014-11-16 cond-mat.quant-gas
Topological interface physics of defects and textures in spinor Bose-Einstein condensates
我们提供了一个详细的描述，我们以前提出的方案拓扑接口工程与构造缺陷和纹理贯穿不同的破缺对称性之间的连贯界面[M. O. Borgh和J. Ruostekoski，Phys. Rev. 109，015302（2012）]。我们考虑自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体，其中极性相和铁磁相在空间上分离的区域中制备。我们发现，一个稳定的连贯接口之间建立的两个阶段，允许不同的拓扑结构的缺陷连接不断跨越边界。我们提供了分析结构的接口交叉缺陷的解决方案，可以实验相位印迹使用现有的技术。通过数值最小化能量，我们计算的核心结构的界面交叉的缺陷配置。我们证明了非平凡的核心变形相当复杂的结构，如形成一个拱形的半量子线缺陷，爱丽丝拱，在界面上，与拓扑电荷的点缺陷，其出现可以理解的“毛球”定理。另一个能量稳定物体的例子是一个无核涡旋与一对半量子涡旋的连接。我们表明，旋转导致自发成核的缺陷中，一个无核涡旋不断转变为半量子涡旋的界面。
2013-04-22 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
Symmetry classification of spin-orbit coupled spinor Bose-Einstein condensates
我们发展了一个对称性分类方案来寻找赝自旋1/2、自旋1和自旋2自旋轨道耦合旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态，并表明当自旋和空间同时旋转的SO（2）对称性被打破成离散的循环群时，在没有晶格势的情况下出现了各种类型的晶格结构，实例包括用于赝自旋1/2凝聚的两种不同的Kagaome晶格和其中单轴和双轴自旋织构交替排列用于自旋2凝聚的双涡旋晶格。对于自旋为1/2的赝体系，虽然平均场态总是破坏时间反演对称性，但存在一个时间反演不变的多体基态，它是碎裂的，有望在微凝聚体中观测到.
2012-09-12 cond-mat.quant-gas
Stability of persistent currents in spinor Bose-Einstein condensates
最近的一个实验[S。Beattie，S.莫尔德河J. Fletcher和Z. Hadzibabic，PRL 110，025301（2013）]，我们研究了光学捕获在环形几何结构中的原子旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的超流。在耗散平均场方法中，我们在适合实验的条件下模拟了双组分凝聚体。在定性协议的实验结果，我们观察到持续的电流，如果自旋人口的不平衡高于一些明确定义的“临界”值。三重电荷涡旋以量子化的步骤衰减。涡线从环的中心通过冷凝环中动态产生的区域逸出，其中一种组分的密度降低，另一种组分的原子填充。涡旋离开环状的高密度区，最后衰减成元激发。
2013-09-16 cond-mat.quant-gas
Geometric phases of a vortex in a superfluid
本文研究了超流玻色-爱因斯坦凝聚体中可动量子涡旋的几何相位。Halcadine和Wu [Phys. Rev. Lett. 55，2887（1985）]表明，这种涡旋的几何相位$γ_{\mathcal C}=2πN_{\mathcal C}$由涡旋轨迹所包围的凝聚原子$N_{\mathcal C}$的数量决定。考虑到一个实验现实的自由轨道涡导致一个明显的不同意这一预测。我们解决它使用超流电动力学图片，这使我们能够确定两个额外的贡献测量的几何相位;（i）一个拓扑保护的边缘电流的旋涡在冷凝边界，及（ii）超流位移电流。我们的研究结果概括，并铺平了道路，实验测量的涡旋几何相位使用标量和旋量玻色-爱因斯坦凝聚体，和超流费米气体。
2021-01-19 cond-mat.quant-gas
Spinor-Induced Instability of Kinks, Holes and Quantum Droplets
我们解决的存在性和稳定性的一维（1D）孔和扭结和二维（2D）涡孔嵌套在扩展的二元玻色混合物，出现在存在李黄杨（LHY）的量子修正的平均场能量，以及自约束量子液滴。我们认为这两个对称系统具有相等的种内散射长度和原子质量，建模由一个单一的（标量）LHY校正的Gross-Pitaevskii方程（GPE），和一般的不对称的情况下，不同的种内散射长度，描述了两个耦合（旋量）GPE。我们发现，在对称条件下，一维和二维空穴可以在一定的化学势范围内以稳定的形式存在，该范围与自束缚量子液滴的化学势重叠，但远远超出了自束缚量子液滴的化学势范围。在这种情况下，空穴在一维中是稳定的，它们在局域液滴转变为平顶态的临界化学势处转变为稳定的异相扭结对，从而揭示了局域和扩展非线性状态之间的联系。相反，非对称系统的旋量性质可能导致一维空穴的不稳定性，这往往会分裂成两个相反方向移动的灰色状态。这种不稳定性是由于系统的旋量性质而产生的，它只影响嵌套在扩展的调制稳定背景中的空穴，而局域量子液滴家族即使在不对称的情况下也保持完全稳定，而一维空穴仅在它们转变成成对扭结的点附近保持稳定。我们还发现，对称系统允许完全稳定的二维涡旋携带单电荷状态在中等幅度，而非常规的不稳定性也出现在高振幅。对称性也强烈抑制双电荷涡旋空穴的不稳定性，从而在低振幅下表现出意想不到的稳健演化。
2022-06-25 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Full and fractional defects across the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in a driven-dissipative spinor quantum fluid
研究线偏振泵浦驱动的二维自旋量微腔极化激元系统，发现半涡旋主导 BKT 相变临界点附近的涡旋-反涡旋配对/解离，而全涡旋在远离临界点的深度准有序态晚期成为主要激发，且半涡旋结合成全涡旋的速度远快于涡旋-反涡旋湮灭。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Non-Abelian Quantum Turbulence in Spinor Bose-Einstein Condensates
Kochi University of Technology（高知工科大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
本文数值研究自旋-2自旋BEC循环相中的量子湍流，发现非阿贝尔涡旋动力学导致质量流谱呈异常$k^{-7/3}$标度，而阿贝尔限制使其坍缩为$k^{-5/3}$，证明非阿贝尔涡旋控制湍流质量流组织。
2026-09-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Three-dimensional vortex-bright solitons in a spin-orbit coupled spin-$1$ condensate
利用平均场模型的数值解和变分近似，研究了三维自旋轨道耦合三分量超精细自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中稳定和亚稳涡旋亮孤子.自旋轨道耦合提供吸引力，形成涡亮孤子在吸引和排斥旋量BEC。在弱极性相互作用下，这些涡旋亮孤子的基态是轴对称的。对于足够强的铁磁相互作用，我们观察到一个完全不对称的涡亮孤子的出现作为基态。我们还数值研究了运动孤子。目前的平均场模型不是伽利略不变量，我们使用伽利略变换的平均场模型产生的运动孤子。
2017-12-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Energetic stability of coreless vortices in spin-1 Bose-Einstein condensates with conserved magnetization
我们发现，在旋量凝聚纵向磁化守恒提供了一个稳定的机制，为一个无核涡旋相印在极性凝聚。稳定涡旋可以形成具有不同的小距离和大距离拓扑的复合拓扑缺陷：内部铁磁无核涡旋不断向外部奇异、单量子化的极涡旋变形。一个类似的机制也可以稳定在极性相的非奇异的织构。弱的磁化被证明是不稳定的铁磁相的无芯涡旋。
2013-10-21 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
Quantum droplets with magnetic vortices in spinor dipolar Bose-Einstein condensates
本文研究铕自旋偶极 BEC 的自束缚液滴，揭示弱场磁涡旋环、磁场增强下经双稳转变及 Einstein-de Haas 旋转动力学，并表明受限磁涡旋可形成超固体。
2024-02-29 cond-mat.quant-gas
Spontaneous breaking of spatial and spin symmetry in spinor condensates
量子涨落的参量放大构成了自发对称性破缺的基本机制。在我们的实验中，旋量凝聚作为一个参数放大器的自旋模式，导致双重自发破缺的空间和自旋对称性的放大云。我们的实验允许在特定的空间贝塞尔样模式的放大的精确分析，允许详细了解的双重对称性破缺。在共振，创造涡旋-antivortex叠加，我们表明，圆柱形的空间对称性是自发打破，但相位压缩防止自旋对称性破缺。然而，如果非简并自旋模式有助于放大，量子干涉导致自旋相关的密度分布，因此自发形成的纵向磁化模式。
2010-07-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological spin Meissner effect in exciton-polariton spinor condensate: constant amplitude solutions, half-vortices and symmetry breaking
我们将环形几何中激子-极化激元凝聚体的自旋迈斯纳效应推广到非平凡凝聚体波函数拓扑的情形。与传统的自旋迈斯纳态不同，拓扑自旋迈斯纳态原则上可以在任意高磁场下观察到，而不受简单连通几何中凝聚态临界磁场值的限制.拓扑迈斯纳态的一个特殊例子是半涡旋。我们发现，在没有磁场的情况下，在一个环中的半涡旋存在的基本半涡旋状态的叠加的形式，解决了最近的实验结果，这种令人困惑的叠加观察。此外，我们表明，如果要观察到一个纯粹的半涡旋状态，一个非零的磁场的一个特定的幅度需要施加。研究TE-TM分裂下的激子-极化激元环，我们观察到自旋迈斯纳态，它通过发展非均匀密度分布打破了系统的旋转对称性。我们分类的各种状态出现在非零TE-TM分裂的基础上，他们可以继续从什么状态，通过增加TE-TM分裂参数从零。随着TE-TM分裂的进一步增加，对称性破缺的态可以转变为稳定的半暗孤子，因此可以作为一个有用的工具来产生各种非平凡态的旋量凝聚体。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Prime number factorization using a spinor Bose-Einstein condensate inspired topological quantum computer
受旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中非阿贝尔涡旋任意子的启发，我们考虑量子双$\mathcal{D}(Q_8)$任意子模型作为一个平台来实现Shor因子分解算法的一个特殊实例。我们提供了该模型的激发谱、融合规则和编织群表示，并设计了便于计算的电路结构。所有必要的量子门，少一个，可以完全编译这个混合拓扑量子计算机，并实现通用性的最后一个操作可以在一个非拓扑的方式实现。为了分析退相干对计算的影响，考虑了基于随机么正旋转的噪声模型。这个量子双任意子模型的计算潜力类似于基于马约拉纳费米子的伊辛任意子模型，为拓扑量子计算提供了一个互补的未来平台。
2021-05-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Effective potentials in a rotating spin-orbit-coupled spin-1 spinor condensate
本文从理论上研究了准二维谐振势中自旋轨道耦合和相干耦合自旋1的玻色-爱因斯坦凝聚体的定态涡格组态。从单粒子的角度系统地分析了转动、自旋轨道和相干耦合的综合效应。通过单粒子哈密顿量，这是完全可解的一维耦合，在特定的耦合和旋转强度下，我们说明，玻色子在这些旋转的自旋轨道和相干耦合凝聚体受到有效的环形，对称双阱，或非对称双阱势。在平均场相互作用的存在下，使用耦合的Gross-Pitaevskii形式主义在中高旋转频率，解析获得的有效的潜在的最小值和数值获得的粗粒度的密度最大值的位置是非常一致的。在快速旋转时，我们进一步发现反铁磁自旋1的玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋期望值接近于1，表明与铁磁自旋轨道耦合凝聚体的响应相似。
2022-12-22 cond-mat.quant-gas
Spin-Orbit Coupled Bose-Einstein Condensate under Rotation
我们研究了Rashba自旋轨道耦合和旋转对自旋玻色-爱因斯坦凝聚体的综合影响。单粒子态的性质是彻底检查在朗道水平的基础上，并支持半量子涡旋的形成。在弱s波相互作用下，强SO耦合下的基态形成环状结构，其畴数随着旋转的增加呈现阶梯状。在快旋转情况下，随着SO耦合的增强，涡旋的形状倾向于三角格子，中心区域的密度耗尽和Skyrmion特征减弱。当SO耦合和旋转都很强时，有利于巨涡的形成。
2011-10-04 cond-mat.quant-gas
Stability and internal structure of vortices in spin-1 Bose-Einstein condensates with conserved magnetization
我们证明了如何保守的纵向磁化可以有显着的影响，在原子自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体的涡旋的稳定性和结构，通过提供一个系统的表征非奇异和奇异的涡旋状态。构造旋量波函数的涡旋状态，连续连接铁磁和极性相，我们系统地推导出不同的奇异涡旋和复合缺陷状态的非旋转核的分析模型具有不同的小和大距离拓扑结构。我们解释了如何守恒定律提供了一个稳定的机制时，无芯涡印在凝聚物上的原子间相互作用的极性制度放松。由此产生的结构形成了一个复合缺陷：内部铁磁无核涡旋变形朝向外部单量子化极涡。我们还数值显示如何其他更复杂的层次结构的涡核拓扑结构可能是稳定的。此外，我们还分析了铁磁凝聚体中的无核涡旋的结构，并展示了如何减少磁化导致涡旋从陷阱中心的位移，并最终导致其核心的变形和分裂，其中奇异涡旋成为低能态。对于奇异涡旋的情况，我们发现稳定性和核心结构的影响显着较小的磁化强度守恒。
2016-03-18 cond-mat.quant-gas
Raman fingerprints on the Bloch sphere of a spinor Bose-Einstein condensate
我们探讨的几何解释的非绝热，双光子拉曼过程作为一个旋转的布洛赫球的赝自旋1/2系统。自旋为1/2的量子系统的自旋状态可以用布洛赫球表面上的一个点来描述，它在拉曼脉冲期间的演化是由光束的性质决定的球上的轨迹：脉冲面积，相对强度和相位，以及相对频率。我们实验证明了这个模型的关键功能与$^{87}$ Rb旋量玻色-爱因斯坦凝聚体，这使我们能够检查空间依赖的拉曼光束的签名。双光子失谐使我们能够精确地控制自旋密度和压印的相对相位分布，如我们所示的无核涡旋。有了这种全面的理解和直观的几何解释，我们使用拉曼过程来创建和定制，以及研究和表征奇异的拓扑自旋纹理旋量BEC。
2016-01-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Vortex-bright solitons in a spin-orbit coupled spin-$1$ condensate
利用变分法和平均场模型的数值解研究了准二维自旋轨道耦合（SO耦合）超精细自旋1三分量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的涡旋亮孤子.对于弱铁磁和极性相互作用，这些涡旋亮孤子的基态是径向对称的。对于足够强的铁磁相互作用，我们观察到非对称涡旋亮孤子的出现作为基态。我们还数值研究了稳定运动孤子和它们之间的二元碰撞。目前的平均场模型不是伽利略不变量，我们使用伽利略变换模型产生的运动孤子。在低速时，两个{ \em同相}孤子的迎头碰撞导致孤子对的坍缩或融合。另一方面，在迎头碰撞中，两个{ \em异相}孤子强烈地相互排斥，并在实际碰撞之前追溯它们的轨迹。在低速下，在碰撞参量下，{ \em异相}孤子像两个刚性经典圆盘一样偏离其原始轨迹。这些{ \em异相孤子}的行为类似于经典圆盘，它们的碰撞动力学受经典运动定律的支配。然而，在大的速度下，两个SO耦合的旋量孤子，不管相位差如何，都可以像两个量子孤子一样以迎头碰撞的方式穿过彼此。
2016-12-10 cond-mat.quant-gas
Fractional and Integer Vortex Dynamics in Strongly Coupled Two-component Bose-Einstein Condensates from AdS/CFT Correspondence
为了研究旋转的强耦合玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），提出了一个定义在AdS黑洞中的全息模型，该模型是一个整体$U(1)$对称破缺相的耦合两分量凝聚，具有分量间耦合$η$和内部相干耦合$ε$.通过求解该模型的动力学方程，我们研究了涡旋的形成过程以及涡旋从分数阶到整数阶的过渡过程。通过改变$η$从零到一个有限的值，分数涡格子经历了从六边形到正方形格子，最后到涡面的转变。继续开启$ε$，我们发现两个不同组分的分数涡旋组成二聚体，当$η$超过一个临界值时，出现类似六聚体或由两个或三个二聚体组成的四聚体。随着$ε$的不断增加，一些二聚体旋转调整自己，然后构成整数涡的晶格。在类似于旋量BEC涡动力学实验的初始条件下，在分数阶涡的产生过程中出现了无序湍流，这与实验观测相吻合。而在整体涡的形成过程中，预测了沟槽的出现。
2020-03-20 cond-mat.quant-gas hep-th
The synthetic gauge field and exotic vortex phase with spin-orbital-angular-momentum coupling
本文提出在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中用行波与拉盖尔-高斯激光场产生合成规范场，研究自旋-轨道角动量耦合下的奇异涡旋基态，发现旋转对称性破缺相变及合成磁场对密度分布的表征作用。
2024-06-28 cond-mat.quant-gas
Vortex solitons in two-dimensional spin-orbit coupled Bose-Einstein condensates: effects of the Rashba-Dresselhaus coupling and the Zeeman splitting
我们提出了一个分析的二维（2D）的物质波孤子，由Gross-Pitaevskii方程的自吸引和交叉吸引，其中包括自旋轨道耦合（SOC）的一般Rashba-Dresselhaus形式，并分别，Rashba耦合和塞曼分裂的伪旋量系统。半涡旋（SV）和混合模式（MM）孤子的家庭被构造，它们存在于自由空间中，并且是稳定的，因为SOC项防止临界崩溃的发生，并以孤子的形式创建否则丢失的基态。DresselhausSOC对涡旋孤子产生破坏性影响，而塞曼项则使MM态转变为SV态，最终导致离域.孤子族的存在域和稳定边界。对于SOC系统的物理相关参数，二维孤子中的原子数受到$\sim 1.5\times 10^{4}$的限制。结果是通过结合分析和数值方法得到的。
2016-08-16 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Mesoscopics of half-quantum vortex pair deconfinement in a trapped spin-one condensate
受最近在反铁磁自旋1的${}^{23} \textrm{Na}$原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的实验的启发，我们研究了一个单量子涡旋被注入到一个总自旋为零的准二维气体中心时对抗一对半量子涡旋解离的能量稳定性.我们发现这种束缚-解除束缚型相变的临界解离点可以用密度-密度（$c_0$）和自旋-自旋（$c_2$）耦合常数之比来表示.特别地，束缚涡旋向非束缚涡旋的转变敏感地取决于（1）系统尺寸（$R$）与密度恢复长度（$ξ_d$）的比率，以及（2）陷阱势。具体地，当$R / ξ_d$减小时，临界比$(c_2 / c_0)_{\textrm{cr}}$增大，并且在谐波陷波器中比在箱式陷波器中相对更大。解离在能量上通常有利于$c_2 / c_0 < (c_2 / c_0)_{\textrm{cr}}$，这作为推论意味着对于负$c_2 < 0$也观察到涡旋解离，例如，在铷自旋-1 BEC中，而在钠自旋-1 BEC（$c_2>0$）中，它在高于临界比$(c_2 / c_0)_{\textrm{cr}}$时被能量阻断。调谐耦合比$c_2/c_0$通过使用微波控制技术，依赖于耦合参数，密度，和系统的大小，我们预测的解除禁闭相变，可以在实验中验证与超冷旋量气体。
2018-05-15 cond-mat.quant-gas
