Random spin textures in turbulent spinor Bose-Einstein condensates
该研究数值模拟连续自旋驱动下自旋-1 BEC 的稳态湍流，通过纠缠熵、关联函数、能谱及位置投影系综揭示其各向同性随机自旋织构与 Haar 统计特征。
2023-08-03 cond-mat.quant-gas
Observation of Topologically Stable 2D Skyrmions in an Antiferromagnetic Spinor Bose-Einstein Condensate
本文研究了反铁磁旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中二维Skyrmion激发的产生和时间演化。使用自旋旋转方法，Skyrmion自旋纹理被印在极性相的钠冷凝物上，其中二维Skyrmion被拓扑保护。Skyrmion被观察到在几十毫秒的短时间尺度上是稳定的，但具有动力学不稳定性，使其形状变形并最终衰减为均匀的自旋纹理。变形的自旋纹理揭示了衰变动力学涉及打破凝聚体内部的极性相，而没有拓扑电荷密度流通过有限大小的样品的边界。我们讨论了在形变过程中可能形成的半量子涡旋。
2011-12-02 cond-mat.quant-gas
2D Skyrmion topological charge of spin textures with arbitrary boundary conditions: a two-component spinorial BEC as a case study
推导了适用于任意边界条件的二维自旋织构Skyrmion拓扑荷一般表达式，并通过双分量旋量BEC验证了超流体涡旋与Skyrmion拓扑荷的等价性。
2024-07-30 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Observation of Dipole-Induced Spin Texture in an $^{87}$Rb Bose-Einstein Condensate
本文报道了自旋为2的$^{87}$ Rb玻色-爱因斯坦凝聚体中磁偶极-偶极相互作用导致的自旋织构的形成。在横向极化自旋态制备旋量凝聚体，并使用Stern-Gerlach成像在磁场为90 mG、梯度为3 mG/cm的条件下观察时间演化。将实验结果与Gross-Pitaevskii方程的数值模拟结果进行了比较，揭示了所观察到的纵向磁化强度的空间调制是由于偶极-偶极相互作用产生的有效磁场中的自旋进动引起的.这些结果表明偶极-偶极相互作用对碱金属原子的旋量凝聚也有相当大的影响。
2014-05-13 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
Spin transport in coupled spinor Bose gases
我们报告的自旋输运的直接测量被困，部分凝聚的旋量玻色气体。通过对处于不同超精细自旋态的原子流的监测，详细分析了这种非平衡量子气体中的自旋通量。在这个系统中的运动的主要机制是交换散射和势能的不均匀性，这导致自旋波的正常分量和域的凝聚体的形成。我们发现一个很大的差异，在域形成的时间尺度与那些预测的潜在驱动的形成，表明强耦合的凝聚正常组件的自旋波。
2010-07-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
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
Imprinting a topological interface using Zeeman shifts in an atomic spinor Bose-Einstein condensate
我们建议使用空间控制的塞曼能量转移的超冷原子气体工程师之间的接口拓扑不同的区域。这为研究拓扑缺陷和纹理的界面物理提供了一种实验方法。以自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体为例，我们发现了旋量波函数，它代表了空间变化的塞曼位移引起的极性和铁磁区域之间的界面上连续连接的缺陷和纹理。通过数值能量最小化，我们表征的缺陷核心结构，并确定能量稳定性。所提出的技术可能在实验室中用于模拟复杂的界面物理现象，例如，在宇宙学和凝聚态的背景下，在均匀和晶格系统。
2014-05-23 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
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
Spin-driven stationary turbulence in spinor Bose-Einstein condensates
本研究在射频磁场驱动的反铁磁自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到稳态自旋湍流，发现该非平衡稳态在特定条件下展现自旋各向同性特征，并证实环境场涨落对维持湍流态起关键作用。
2023-07-14 cond-mat.quant-gas
Spinor Bose gases: Explorations of symmetries, magnetism and quantum dynamics
旋量玻色气体形成了一个量子流体家族，表现出磁序和超流性。本文综述了在理解这些流体的静态和动态性质方面的实验和理论进展。研究了系统性质与原子态的旋转对称性及其相互作用之间的关系。在回顾了用于表征旋量气体的实验技术之后，讨论了它们的平均场和多体基态，包括孤立态和在破缺外场作用下的情况。这些状态是理解低能动力学、自旋结构和拓扑缺陷、磁偶极相互作用效应以及各种非平衡集体自旋混合现象的起点。本文的目的是形成连接，并建立在旋量玻色气体的大量工作之间的连贯性，从而指出开放的问题和未来的研究机会。
2012-12-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Magnetization induced skyrmion dynamics of a spin-orbit-coupled spinor condensate under sinusoidally varying magnetic field
研究正弦磁场下自旋轨道耦合自旋-1凝聚体中斯格明子链的动力学，揭示磁化固定时角振荡源于正则与自旋依赖角动量交换，并伴随剪刀模式激发。
2025-04-18 cond-mat.quant-gas
Chaos-assisted Turbulence in Spinor Bose-Einstein Condensates
本研究提出基于内部自旋动力学混沌特性的自旋玻色-爱因斯坦凝聚体湍流维持机制，实验验证了驱动频率变化时湍流的起始与局域自旋混沌转变一致，为探索量子混沌及超流湍流提供了新平台。
2024-03-01 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Condensing magnons in a degenerate ferromagnetic spinor Bose gas
我们观察到在$F=1$ $^{87}$ Rb旋量玻色-爱因斯坦凝聚气体中的磁振子激发凝聚。磁振子被泵入纵向自旋极化气体，允许平衡到非简并分布，然后在近恒定的净纵向磁化下蒸发冷却，于是它们冷凝。我们发现磁振子凝聚定量描述为在一个有效的潜在的，是均匀的铁磁凝聚体体积内的自由粒子的凝聚，证明了在凝聚过渡的磁振子的数量和分布。横向磁化图像直接揭示了自发的，不均匀的对称性破缺的磁振子准凝聚体，包括签名的Mermin-Ho自旋纹理出现在磁振子凝聚体波函数的相位奇点。
2015-11-16 cond-mat.quant-gas
Skyrmion-string defects with arbitrary topological charges in spinor Bose-Einstein condensates
在具有圆柱对称性的外磁场作用下，在旋量$F = 1$玻色-爱因斯坦凝聚体中出现了具有任意拓扑荷的Skyrmion弦缺陷.我们表明，根据磁场的边界条件，拓扑自旋纹理，在垂直于圆柱轴的平面，可以采取零，半整数，或任意值之间的$-1/2$和$1/2$。我们认为，这些是真正的拓扑缺陷，因为它们的电荷是独立的空间位置的奇异性，因为总Skyrmion收费是本缺陷的个别收费的总和。我们的研究结果是通过数值求解相应的完全耦合的Gross-Pitaevskii方程，没有任何对称性假设。我们分析了极性$^{23}$ Na和铁磁性$^{87}$ Rb凝聚物。
2017-03-10 cond-mat.quant-gas
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
Spin-orbit coupling induced separation and hidden spin textures in spin-1 Bose-Einstein condensates
本文用解析和数值方法研究了外抛物势场中自旋轨道耦合自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的基态。当自旋-轨道耦合强度$κ$与囚禁势相当时，在平面波和条纹相中，旋量凝聚体各组分的密度分布中心明显偏离囚禁中心.当$κ\gg1$时，该偏差的幅度随着$κ$变得越来越大而减小。相应地，周边半skyrmions纹理出现。这种偏离可以通过在$z$方向上的不均匀磁矩$\mathcal{F}_z$来反映。通过外势阱的操纵，$\mathcal{F}_z$的局域强度可以得到明显的提高.这种$\mathcal{F}_z$的增加在凝聚体的方涡晶格相中也被观察到。
2012-10-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
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
Spontaneous quantum Hall effect in an atomic spinor Bose-Fermi mixture
我们研究了自旋- $1$玻色子和自旋- $1/2$费米子冷原子的混合物，例如，$^{87}$ Rb和$^{6}$ Li，限制在三角形光晶格中。当费米子处于$3/4$填充状态时，费米面嵌套导致玻色子在基态自发形成各种自旋织构，如共线、共面甚至非共面自旋序。相图绘制出不同的玻色子隧穿和玻色-费米相互作用。最重要的是，在一个非共面状态的混合物被发现表现出自发的量子霍尔效应的费米子和玻色子的晶体超流性，都由相互作用驱动。
2015-03-06 cond-mat.quant-gas
Spin textures in condensates with large dipole moments
我们用半经典方法数值求解了存在偶极粒子间力的玻色-爱因斯坦凝聚体的基态。我们的动机是模型，特别是，自发自旋纹理出现在量子气体与大的偶极矩，如52铬或镝凝聚体，或极分子组成的超冷气体。对于一个薄饼形的谐波（光学）势，我们提出了由非线性耦合和偶极相互作用的强度所跨越的基态相图。在拉长的谐振势中，我们观察到一种新的螺旋自旋织构。在没有外部极化场的情况下，根据半经典模型计算的织构主要类似于先前报道的铁磁F = 1旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的结果，这表明由偶极力引起的自旋织构在很大程度上与量子数F的值或偶极相互作用的起源无关。
2010-07-13 cond-mat.quant-gas
Bi-directional universal dynamics in a spinor Bose gas close to a non-thermal fixed point
我们数值研究了孤立的一维铁磁自旋1玻色气体的普适标度动力学。在远离平衡的初始状态下制备系统，同时粗化和精炼被发现能够实现和表征接近非热固定点。根据$L_Λ(t)\sim t^{\, β}$在时间上缩放的宏观长度尺度，其中$β\simeq 1/4$量化自旋织构尺寸的粗化。同时，这些纹理中的扭结状缺陷经历了一个细化过程，该过程通过收缩微观长度尺度$L_λ\sim t^{\, β'}$测量，其中$β'\simeq-0.17$。这些标度演化的组合使得孤立系中的粒子和能量守恒成为可能，并构成动量空间中的双向输运。粗化指数$β$的值表明动力学属于一维XY模型的扩散粗化的普适类。然而，普遍的动量分布函数表现出非线性传输标记之间的区别扩散粗化和非热固定点的方法在这里考虑的孤立系。这强调了通用标度函数在分类非热固定点方面的重要性。目前的量子气体实验有望获得预测的双向标度。
2018-12-20 cond-mat.quant-gas hep-ph nlin.PS
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
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
Fate of Topology in Spin-1 Spinor Bose-Einstein Condensate
由冷原子系统产生的激子之一是实现和探索源于凝聚体的多组分性质的各种拓扑相的可能性。流行的例子是反铁磁（AFM）和铁磁（FM）相的三组分原子凝聚体与有效自旋为1，不同的拓扑流形可以分配。从同伦的考虑出发，可以得出不同种类的拓扑亏损在每个流形中都是稳定的。例如，Skyrmionic纹理被认为是二维AFM自旋1凝聚体中的稳定拓扑对象。反对这种普遍的看法，在这里，我们表明一个新的波函数分解方案的基础上，没有物理参数制度，其中自旋1凝聚的时间动力学可以单独在AFM或FM流形内描述。完全在一个特定相内准备的定拓扑数的初始状态必须立即演化为混合状态。因此，AFM或FM的子流形内的拓扑和拓扑稳定性的概念变得无效。数值模拟揭示了线性塞曼效应是一种有效的催化剂，可以从完全在一个特定子流形内制备的初始拓扑对象中提取交替分量，为多组分玻色-爱因斯坦凝聚体的“拓扑工程”提供了一种潜在的新工具.
2013-09-23 cond-mat.quant-gas
Topological interfaces crossed by defects and textures of continuous and discrete point group symmetries in spin-2 Bose-Einstein condensates
本文解析构造穿越自旋-2玻色–爱因斯坦凝聚体拓扑界面的涡旋、磁单极子与非对易线缺陷，并结合数值模拟揭示复合缺陷核心结构。
2023-12-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft hep-th
Stable singular fractional skyrmion spin texture from the quantum Kelvin-Helmholtz instability
本文在铁磁超流体中通过量子开尔文-亥姆霍兹不稳定性观测到稳定的奇异分数斯格明子，揭示其反常对称性破缺机制与半整数拓扑荷，拓展了拓扑量子系统中非平凡纹理的非线性动力学认识。
2025-07-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spin-orbital-angular-momentum coupled Bose-Einstein condensates
本文研究了玻色-爱因斯坦凝聚体中原子自旋与原子质心运动的轨道角动量之间的耦合。这种耦合是由拉曼修整激光器与拉盖尔-高斯光束诱导的，并在$F=1$ $^{87}$ Rb旋量BEC中产生无芯涡旋。我们观察到自旋和OAM之间的相关性在修饰状态和自旋织构的特征，结果与理论符合得很好。在喇曼场存在下，我们的修饰态在0.1~s或更长时间内是稳定的，并且由于碰撞诱导弛豫而衰减。当我们关闭拉曼光束时，裸自旋$|m_F=1\rangle$和$|-1\rangle$中的涡旋核分裂。这些自旋-OAM耦合系统在探索新的拓扑结构和量子态方面具有很大的潜力。
2018-08-06 cond-mat.quant-gas
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
Tying Quantum Knots
结是常见的实体，出现在艺术，技术，数学和科学的迷人联系中。作为场论中拓扑稳定的对象，它们被推测性地提出来解释各种持续存在的现象，从原子和分子到球形闪电和宇宙中的宇宙纹理。最近的实验已经观察到了各种经典环境中的结，包括液晶，DNA，光束和水。然而，在量子物质中，还没有实验观测到结。我们在这里展示了控制的创建和检测的结孤子的序参量的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体。实验获得的超流图像直接揭示了孤立子核心的圆形形状及其伴随的连接环。重要的是，观察到的纹理对应于第三同伦群的一个拓扑非平凡元素，并展示了著名的霍普夫纤维化，它将许多看似无关的物理背景联系在一起。我们对结孤子的观测为进一步研究它们在量子系统中的稳定性和动力学特性奠定了实验基础。
2015-12-30 cond-mat.quant-gas
Three-body spin mixing in spin-1 Bose-Einstein condensates
研究了三个全同玻色子与自旋$f = 1$通过成对势相互作用的零能碰撞。我们量化相应的三体散射超体积，参数化的有效三体相互作用强度的自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的多体描述。我们的研究结果表明，强$s$和$p$波两体相互作用的散射超体积的普遍行为。在弱相互作用下，我们发现散射超体积的实部主要由硬超球碰撞决定，我们用一个简单的公式表征。利用这个普遍的结果，我们估计，通过三体碰撞的自旋混合开始占主导地位的两体自旋混合在一个典型的粒子密度为$10^{17}~\mathrm{cm}^{-3}$的${}^{23}$钠和${}^{41}$ K旋量凝聚。这种密度可以通过将两体相互作用调整到$s$ -或$p$ -波二聚体共振或调整到两体自旋混合有效消失的点来降低。观察三体自旋混合效应的另一种可能性涉及在描述自旋动力学的特征时间尺度中应用弱磁场来抵消有效的两体相互作用强度。
2021-08-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
