Numerical simulation of two-component attractive Fermi gases based on parametrized partition function
有限程吸引相互作用下两组分费米气体的零温和有限温热力学都存在费米子符号问题，这是精确数值模拟中难以克服的难题。在最近的工作中，我们找到了一个可靠的方法来模拟单组分费米气体的热力学性质的非相互作用和排斥相互作用的情况下的参数化配分函数的方法和$ξ_E$曲线的恒定能量。本文将该方法推广到具有有限程吸引相互作用的两组分费米气体，表明该方法有很好的应用前景。从模拟的热容，我们发现一个峰值的温度低于费米温度，这意味着不同自旋的费米子配对。在高温下，模拟的热容接近经典值。结果表明，该方法在核物理、BCS-BEC交叉、超导、中子星等领域具有广泛的应用前景.
2022-11-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermodynamics of noninteracting bosonic gases in cubic optical lattices versus ideal homogeneous Bose gases
研究了周期格点势中任意整数填充的非相互作用气体的热力学性质，并与理想均匀气体的热力学性质进行了比较。推导热力学量的显式表达式并进行精确的数值计算，我们发现，例如熵和能量对正相温度的依赖性相当弱。在玻色凝聚相中，它们的功率与约化温度的关系接近线性，这与理想均匀气体的情况相反。我们评估了比热斜率的不连续性，结果表明比热斜率与填充因子为$ν=1$的理想均匀玻色气体的比热斜率大致相同。随着$ν$的增加，它以$ν$的倒数减小。这些结果可以作为一个检查点的各种实验的光晶格以及理论研究的弱相互作用玻色系统的周期势作为一个起点微扰计算。
2015-07-09 cond-mat.quant-gas
Persistent oscillations versus thermalization in the quench dynamics of quantum gases with long-range interactions
研究相互作用量子系统中的非热化动力学不仅是非平衡量子物理的重要理论问题，而且在量子信息处理中也具有重要的实际意义。在本文中，我们研究了在最近的高精细度腔实验中实现的具有无限程相互作用的硬核玻色子模型中的量子猝灭动力学。我们表明，该模型的长时间动力学可以表现出无阻尼振荡或热化依赖于初始状态的选择。这种非遍历的动力学行为是由相互作用的长程性质而不是守恒量造成的。
2019-11-11 cond-mat.quant-gas
Mean-field phase diagram of ultracold atomic gases in cavity quantum electrodynamics
本文研究了二维无限程相互作用的玻色-哈伯德模型的平均场相图。该模型描述了超冷玻色子原子被限制在二维光晶格中，并与具有相同波长的腔模色散耦合。我们通过解析和数值方法确定了巨正则系综的基态相图。我们的结果与Dogra等人[PRA 94，023632（2016）]中报道的结果基本一致，并且与Flottat等人[PRB 95，144501（2017）]的量子Monte Carlo相图具有显著的定性一致性。显着的差异有关的超固相的稳定性，我们详细讨论。最后，我们讨论了强长程相互作用玻色子的基态性质的差异和类比预测的排斥相互作用的偶极玻色子在二维。
2019-02-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ferromagnetism in repulsive Fermi gases: upper branch of Feshbach resonance versus hard spheres
我们使用量子蒙地卡罗，包括回流校正，调查的费什巴赫共振的上支的两个组件的费米气体和对比，它与硬球气体。我们发现，在这两种情况下，费米液体变得不稳定的铁磁性在一个$k_F a$小于平均场的结果，其中$k_F$是费米波矢和$a$的散射长度。尽管总能量$E(k_F a)$在两种情况下是相似的，但它们的对相关性和动能是完全不同的，反映了潜在的潜力。我们讨论了我们的计算在多大程度上揭示了最近的实验。
2010-04-15 cond-mat.quant-gas
Evidences for interaction-induced Haldane fractional exclusion statistics in one and higher dimensions
Half分数排除统计（FES）有着悠久的研究历史，但在物理系统中的实现却很少。在这里，我们研究排斥相互作用的玻色气体在量子临界点附近，并发现证据表明，这种强相关的气体服从简单的非相互FES在一个和两个维度的相互作用强度范围很广。基于一维的精确解、量子蒙特卡罗模拟和二维的实验，我们证明了这些相互作用气体的热力学性质，包括每粒子熵、密度和压力，与非相互作用粒子的热力学性质基本等价。因此，我们建立了一个简单的相互作用到FES映射，揭示了在这样的量子多体系统中由相互作用引起的粒子-空穴对称性破缺的统计性质。虽然强相互作用玻色气体在一维中达到完全费米子化，但它们在二维中表现出不完全费米子化。我们的研究结果打开了一条路线，通过非相互作用粒子与FES在任意尺寸的理解相关的相互作用系统。
2019-10-24 cond-mat.quant-gas
Loss features in ultracold $^{162}$Dy gases: two- versus three-body processes
本文定量研究了超冷$^{162}$Dy气体低场下的损耗特征，区分了两体与三体主导过程，首次观测到$d$波Fano-Feshbach共振，并通过凝聚体膨胀行为将共振附近的尺寸变化归因于散射长度变化。
2023-10-17 cond-mat.quant-gas
Density functional theory versus quantum Monte Carlo simulations of Fermi gases in the optical-lattice arena
利用密度泛函理论（DFT）计算了光晶格中原子排斥性费米气体的基态能量和密度分布，并与扩散蒙特卡罗（DMC）模拟结果进行了比较.主要的焦点是在半填充的一维光晶格，其中的DMC模拟内的固定节点的方法进行提供无偏的结果。这使我们能够证明，局域自旋密度近似（LSDA）的交换相关功能的DFT是非常准确的弱和中间的相互作用制度，也强调其局限性接近强相互作用的Tonks-Girardeau限制和非常深的光晶格。我们还考虑了四分之一填充的三维光晶格，在这种情况下，也显示了在中等相互作用制度的LSDA的高精度。在这项研究中提供的一维数据可能代表一个有用的基准，进一步发展DFT方法超越LSDA，他们将有望激励实验研究，以准确地测量状态方程的费米气体在高维几何。
2018-06-11 cond-mat.quant-gas
Diamagnetism versus Paramagnetism in charged spin-1 Bose gases
有人认为，玻色气体的抗磁性或顺磁性，分别由于电荷或自旋自由度，似乎是非常强的。研究了外磁场中自旋为1的荷电玻色气体的磁性，着重讨论了顺磁性和抗磁性之间的竞争，并利用粒子的Lande因子$g$来评价顺磁性的强弱.我们提出含$g<{1/\sqrt{8}}$的气体在所有温度下都表现出抗磁性，而含$g>{1/2}$的气体总是表现出顺磁性。此外，气体与朗德因子之间的温度降低时，从顺磁性的抗磁性的转变。顺磁性和反磁性的贡献，总磁化强度密度也计算，以证明竞争的一些细节。
2010-06-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Quantum impurities in finite-temperature Bose gases: Detecting vortex proliferation across the BKT and BEC transitions
该研究利用随机经典场方法，发现与有限温度弱相互作用玻色气体排斥耦合的量子杂质携带涡旋增殖的光谱特征，可用于探测二维BKT相变和三维BEC相变，助力理解有限温度玻色极化子形成。
2024-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Two-component few-fermion mixtures in a one-dimensional trap: numerical versus analytical approach
我们探讨了一个少数费米子混合物组成的两个组件，这是排斥相互作用和限制在一维谐波陷阱。不同的情况下，人口不平衡，从完全不平衡的情况下，一个单一的杂质在费米海的物理讨论的部分不平衡和平等的人口配置进行了研究。数值计算采用多组态含时Hartree（MCTDH）方法，将其应用扩展到少费米子系统。除了数值计算外，我们还将文[1]中提出的玻色子的关联对波函数的计算推广到费米子的混合物。从弱到强的组件之间的耦合的能量，密度和相关性的一维系统的变化极大的上限设置的费米子无限排斥所有的费米子可以映射到相同的。的数值和分析处理是在良好的协议方面的描述，这种交叉。我们发现，对于相同的人口每对不同的组分原子分裂成两个单峰的密度，而部分不平衡的额外的峰值和高原出现非常强相互作用强度。当我们接近费米子化时，单个杂质原子的情况显示出能量和密度的丰富行为，并且与最近的实验直接相关[2-4]。
2012-09-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Beyond spin-charge separation: Helical modes and topological quantum phase transitions in one-dimensional Fermi gases with spin-orbit and Rabi couplings
本文研究具有自旋-轨道耦合和 Rabi 场的一维相互作用费米气体，发现自旋-电荷分离模式演变为螺旋集体模式，并揭示了 Lifshitz 型拓扑量子相变及可通过动力学结构因子实验验证的集体模式非解析特性。
2024-05-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Metastability and Coherence of Repulsive Polarons in a Strongly Interacting Fermi Mixture
具有可调相互作用的超冷费米气体代表了探索强相互作用量子系统的多体物理的独特试验台。在过去的十年里，实验研究了大量有趣的现象，基态性质的精确测量为发展详细的理论描述提供了精致的基准。具有强排斥相互作用的费米气体中的亚稳态代表了该领域令人兴奋的新前沿。实现这样的系统构成了一个重大的挑战，因为在原子量子气体中的强排斥相互作用意味着存在弱束缚的分子态，这使得系统本质上不稳定的衰变。在这里，我们利用射频光谱测量费米40K杂质共振相互作用的费米海6Li原子的完整激发光谱。特别是，我们表明，一个定义良好的准粒子存在强排斥相互作用。对于这个“排斥极化子”，我们测量它的能量和它的衰变寿命。我们还通过测量准粒子留数来探测它的相干性质。结果很好地描述了一个理论的方法，考虑到在我们的系统中的相互作用的有限的有效范围。我们发现，一个非零的范围内的顺序的粒子间的间距的结果在一个显着的寿命增加。这个主要的好处排斥支的稳定性开辟了新的视角，研究亚稳态，排斥相互作用费米子系统中的新现象。
2011-11-30 cond-mat.quant-gas
Universal thermodynamics of a strongly interacting Fermi gas: theory versus experiment
强相互作用的稀费米气体表现出标度不变的普遍热力学行为。众所周知，这在理论上很难理解，因为没有一个小的相互作用参数。在这里，我们提出了一个系统的比较，从不同的量子多体理论的理论预测与最近的实验数据Nascimbene等。（arXiv：0911.0747v1）.我们的比较没有可调参数，无论是理论上还是实验上。一个简单的高斯对波动理论给出了最好的定量协议在阈值以下的超流态。在正常状态下，我们还使用量子集团展开理论计算状态方程，并详细探讨其适用于低温。利用热力学函数$S(T)$的精确实验结果，我们确定了在么正性条件下被囚禁的费米气体的温度$T$作为非相互作用温度$T_{i}$的函数，该温度可以通过绝热扫描到自由气体极限而得到.通过分析最近的实验数据，我们发现在谐波势阱中存在一个正常-超流转变温度$(T/T_{F})_{c}=0.19\pm0.02$或$(T_{i}/T_{F})_{c}=0.16\pm0.02$，其中$T_{F}$是被囚禁的理想、无相互作用的费米气体的费米温度.
2010-08-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
A study on quantum gases: bosons in optical lattices and the one-dimensional interacting Bose gas
被限制在光晶格中的玻色子原子由玻色-哈伯德模型描述，根据系统参数的强度，可以存在于两种不同的相态，莫特绝缘体或超流。在相界附近，每两个相邻的Mott瓣之间都存在简并。正因为如此，非简并微扰理论不能给出有意义的凝聚态密度结果：它预测在相图中没有相变发生的点会发生相变。受此启发，我们发展了两种不同的退化微扰方法来解决退化相关的问题。此外，我们研究了一维排斥相互作用玻色气体在谐波约束下，特别注意的动量分布的渐近行为，这是一个普遍的$k^{-4}$衰变的特征在于谭的接触。后者构成了这样一个相互作用系统中的短程关联的直接签名，并提供了有价值的见解粒子间相互作用的作用。在强相互作用极限下，研究了由$N$相互作用粒子组成的系统。在这样的区域中，强的粒子间相互作用使得玻色子的行为类似于理想的费米气体。由于在有限相互作用下解析求解$N$粒子系统的困难，Tonks-Girardeau区域提供了一个有利的方案来探测接触。因此，我们能够提供一个解析公式的谭氏接触。此外，我们分析了Tan接触的标度性质的$N$在高温制度，以及在强相互作用制度。最后，我们比较我们的分析计算的谭的接触量子蒙特卡罗模拟，并讨论了一些根本的区别之间的规范和巨正则系综。
2020-07-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Double-exchange ferromagnetism of fermionic atoms in a $p$-orbital hexagonal lattice
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（合肥微尺度物质科学国家研究中心和中国科学技术大学物理科学学院）；Department of Physics and Astronomy, George Mason University（乔治梅森大学物理与天文系）；Department of Physics and Astronomy and IQ Initiative, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理与天文系及IQ倡议）
研究费米子原子在p轨道六边形晶格中的双交换铁磁性，揭示了洪德性和莫特性相互作用的相图及竞争机制。
2026-08-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Attractive and repulsive Fermi polarons in two dimensions
环境中单个杂质的动力学是多体物理学中的一个基本问题。在固态中，一个众所周知的情况是耦合到玻色子浴的杂质，例如晶格振动。在这里，杂质与伴随的晶格畸变一起形成一个新的实体，极化子。这种准粒子在高Tc超导体的谱函数和锰氧化物的磁电阻中起着重要的作用。对于费米子浴中的杂质，迄今为止，人们的注意力主要集中在表现出Anderson正交性突变和近藤效应的重杂质或不动杂质上。直到最近，移动杂质才成为研究的焦点，人们发现它们形成了新的准粒子，即所谓的费米极化子。费米极化子问题构成了两个重要的量子多体问题的极端，但概念简单，极限：BEC-BCS交叉与自旋不平衡的吸引相互作用和斯通纳的巡回铁磁性排斥相互作用。有人提出，这个和其他难以捉摸的奇异量子相可能在局限于二维的费米气体中实现。它们的稳定性和可观测性与理论上争论的二维费米气体中费米极化子的性质密切相关。在这里，我们创建和调查这些费米极化子和测量其光谱功能使用动量分辨光电子能谱。对于有吸引力的相互作用，我们发现有争议的极化子和紧密结合的二聚体之间的配对过渡的证据，这提供了洞察不平衡，强耦合的二维费米气体的基本配对机制。此外，对于排斥相互作用，我们研究了新的准粒子，排斥极化子，其寿命决定了稳定排斥相互作用费米系统的可能性。
2012-03-05 cond-mat.quant-gas
Exact theory of the finite-temperature spectral function of Fermi polarons with multiple particle-hole excitations: Diagrammatic theory versus Chevy ansatz
本文通过图解理论和Chevy ansatz推导出费米极化子有限温度谱函数的精确方程组，证明两者等价，并在一维晶格中计入双粒子-空穴激发，定量改善了谱函数预测，为三维自由空间问题提供了新途径。
2024-03-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Repulsive Fermi gas in a harmonic trap: Ferromagnetism and spin textures
本文研究了谐波势阱中排斥相互作用双组分费米气体的铁磁性。在局部密度近似下，两种成分在超过临界相互作用强度的情况下发生相分离，其中一种物质在陷阱中心具有更高的密度。我们讨论了几个容易观察到的实验签名，这种转变。平均场释放能量，其单独的动力学和相互作用的贡献，以及势能，都取决于相互作用的强度，并包含一个尖锐的签名，这种转变。此外，由三体碰撞产生的原子到分子的转化率在刚好超过铁磁转变点的相互作用强度处达到峰值。然后，我们超越了局部密度近似，并推导出一个能量泛函，其中包括一个依赖于局部磁化梯度的项，并作为“表面张力”。利用这个能量泛函，我们数值研究了一些候选自旋织构的能量，这些织构可能稳定在零净磁化的谐波捕获势中。我们发现在各向同性陷阱中，刺猬态的能量比“内-外”畴壁态的能量低。在包含陷阱各向异性，我们发现，刺猬磁化曲线得到扭曲，由于表面张力项，这种扭曲更明显的小原子数。我们估计磁偶极相互作用在这个系统中并不起重要作用。我们认为可能的影响实验上被困的Li-6和K-40气体。
2009-05-14 cond-mat.quant-gas
Radio-Frequency Manipulation of Fano-Feshbach Resonances in an Ultracold Fermi Gas of $^{40}$K
实验控制磁Fano-费什巴赫共振在超冷$^{40}$ K费米气体，使用射频（RF）领域，证明。光谱测量是由三个分子水平在50兆赫的原子连续，随着它们的变化与磁场。通过测量损耗分布与磁场的关系，示出了由RF场修改散射特性。本工作提供了s波Fano-费什巴赫共振附近分子基态的高精度位置，可用于研究射频场作用下从玻色-爱因斯坦凝聚体到Bardeen-Cooper-Schrieffer超流体的过渡区.
2014-07-07 cond-mat.quant-gas
Fermionic suppression of dipolar relaxation: Observation of universal inelastic dipolar scattering
我们观察到高磁性原子镝的超冷费米气体中非弹性偶极散射的抑制：释放的能量越多，这些放热反应发生的频率就越低，只有量子自旋统计才能解释这种违反直觉的效应。在非零磁场中的非弹性偶极散射会导致加热或俘获粒子数的损失，这两种情况都不利于研究强偶极气体量子多体物理的实验。然而，费米统计，预计将导致这些有害的反应的运动学抑制。事实上，我们观察到一个120倍的抑制偶极弛豫费米子与玻色子Dy，从理论描述的普遍非弹性偶极散射，虽然从来没有实验证实。在自旋混合物中也观察到同样低的非弹性截面，这也与普遍的偶极散射预测惊人地一致。弛豫的抑制打开了在量子多体物理学研究中使用费米偶极物质--原子或分子--的可能性，例如，合成规范场和配对。
2014-10-02 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
