Fermi-pressure-assisted superradiant transition with a mesoscopic Fermi gas in a cavity
Institute of Physics and Center for Quantum Science and Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所与量子科学与工程中心）
研究介观费米气体在腔体中的超辐射相变，发现费米压强辅助有序与泡利阻塞的交叉，展示光诱导力对自旋分量的影响，实现自旋密度波有序相。
2026-10-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spontaneous quantum superradiant emission in atomic Bose-Einstein condensates subject to a synthetic vector potential
本文从理论上研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚体中声子对的自发量子辐射。在模拟引力的视角下，这种效应对应于旋转黑洞能面上辐射的自发发射。一个一般的输入输出形式主义的建立和使用的光谱和相关特性的发射。在原子气体的关联函数中指出了实验上可获得的发射信号。
2021-05-09 cond-mat.quant-gas gr-qc
Phonon Laser Effect and Dicke-Hepp-Lieb Superradiant Phase Transition in Magnetic Cantilever Coupled to a Bose Einstein Condensate
我们提出了一种声子激光器的可能性耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的纳米机械悬臂与磁性尖端。由于磁耦合，原子自旋翻转诱导悬臂梁运动，可用于产生声子激光。该系统是由等效的Jaynes-Cummings哈密顿。通过控制原子数和粒子数反转，可以获得连续激光或瞬态激光。两体原子-原子相互作用也被证明是相干操纵激光过程。我们还发现在强耦合极限下，同一系统可以发生Dicke-Hepp-Lieb超辐射相变。通过调节两体原子-原子相互作用可以得到奇异相图。
2012-09-14 cond-mat.quant-gas
Cooperative scattering measurement of coherence in a spatially modulated Bose gas
用超辐射散射测量了从光晶格中释放的玻色气体的相关性。选择条件使得在用于衍射的布拉格角处的初始入射光泵浦之后，由于物质波放大和模式竞争，进入布拉格衍射模式的超辐射散射占优势。超辐射散射增益的时间分析揭示了由于晶格位置之间的初始缺乏相干性而导致的周期性振荡和阻尼。这样的阻尼是用于表征一阶空间相关性在我们的系统中的一个晶格周期的精度。
2011-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Many-Body Phases of a Planar Bose-Einstein Condensate with Cavity-Induced Spin-Orbit Coupling
我们研究了具有腔介导动态自旋轨道耦合的二维玻色-爱因斯坦凝聚体的多体相。借助两个横向非干涉、反向传播的泵浦激光器和单个驻波腔模，量子气体的两个简并塞曼子能级以双- $Λ$ -配置进行拉曼耦合。超过一个临界泵浦强度的腔模式填充通过相干超辐射拉曼散射从两个泵浦激光器，导致出现的动态自旋轨道耦合的原子。我们确定了三个具有不同原子和光子特性的量子相：正常的“自旋螺旋”相，超辐射的“自旋螺旋”相和超辐射的“超固体自旋密度波”相。后者表现出一个出射的周期性原子密度分布与正交中心的矩形晶格结构，由于相干光子散射到谐振腔和碰撞诱导的动量耦合之间的相互作用。出射晶体的横向晶格间距由动态自旋轨道耦合决定。
2020-09-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Phase Transitions of the Bose-Hubbard Model inside a Cavity
超流到莫特绝缘体的转变和超辐射的转变分别是量子相变和相干量子光学的教科书例子。最近在ETH和Hamburg的实验成功地将简并玻色原子气体加载到腔内的光晶格中，这使得这两种跃迁之间的相互作用的第一个实验研究成为可能。本文给出了ETH实验装置的理论相图，确定了正常超流相、超辐射超流相、正常莫特绝缘体相和超辐射莫特绝缘体相之间的相边界和相变的级数。我们发现，与弱相互作用玻色凝聚体中的二级超辐射跃迁相反，Mott跃迁附近的超流中的强关联可以使超辐射跃迁变为一级超辐射跃迁.我们的研究结果将促进进一步的实验研究腔光和强相互作用的量子物质之间的相互作用。
2016-02-08 cond-mat.quant-gas
Superradiant phononic emission from the analog spin ergoregion in a two-component Bose-Einstein condensate
该研究借助模拟引力视角，分析双组分原子凝聚体中量子化涡旋引发的流体力学不稳定性及其与引力中旋转大质量天体能层不稳定性的关联，证实双组分凝聚体可作为不同引力体系旋转时空的模拟模型。
2022-12-14 cond-mat.quant-gas
Understanding superradiant phenomena with synthetic vector potentials in atomic Bose-Einstein condensates
本文提出了一个基于合成矢量势下的玻色-爱因斯坦凝聚体的模拟模型，从理论上研究了弯曲时空中量子场论中的超辐射效应。打破超流体的无旋约束，可以在简单的平面几何中研究超辐射，并获得直观的洞察力在各能面上的放大散射过程。当修改边界条件以允许反射时，会发现动力学不稳定性，类似于旋转时空中的各能区的动力学不稳定性。讨论了它们在黑洞几何中的视界稳定性。所有这些现象都是通过一个精确的映射与一维相对论带电标量场的静电势物理重新解释。我们的研究提供了对超辐射的基本机制的更深入的理解：通过解开不同的成分在发挥作用，它照亮了一些误解的耗散和视界的作用，以及超辐射散射和不稳定性之间的竞争。
2021-04-07 cond-mat.quant-gas gr-qc
Nonlinear Atom-Photon Interaction Induced Population Inversion and Inverted Quantum Phase Transition of Bose-Einstein Condensate in an Optical Cavity
在本文中，我们探索了在具有可调谐非线性原子-光子相互作用的光学腔中的玻色-爱因斯坦凝聚体的宏观多粒子量子态的丰富结构[Nature（London）464，1301（2010）]。通过调节实验可实现的相互作用强度和泵浦激光频率，揭示了粒子数反转、超正态相和超正态相共存的现象。在负（有效）腔频率下，随着原子-场耦合的增加，我们观察到了从超辐射到正常相位的反量子相变（QPT），这与正常Dicke模型中的QPT正好相反。利用自旋相干态变分法，同时考虑正常和反转赝自旋态，解析地导出了非对称宏观态。
2014-05-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Excitations of optomechanically driven Bose-Einstein condensates in a cavity: photodetection measurements
本文详细研究了在热力学极限下腔中光机械驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体的Dicke量子相变。利用基于光电探测的量子光学测量方法研究了这种光力学Dicke系统的动力学和激发态。为此，我们讨论了该体系的本征值分析、荧光光谱和零差光谱。它已被证明，正常的相位是可以忽略不计的机械模式的反射镜，而它有一个显着的影响，在超辐射相。我们已经观察到，本征值和两个光谱表现出不同的功能，可以与光子，原子和声子的分支。在荧光光谱中，我们进一步观察到一个不对称的相干能量交换的三个自由度的系统在超辐射阶段所产生的光机械相互作用和布洛赫Siegert位移的结果。
2013-11-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Light-shift-induced quantum phase transitions of a Bose-Einstein condensate in the optical cavities
在本文中，我们揭示了由强非线性原子-光子相互作用引起的丰富的基态性质，这是在最近的实验中发现的玻色-爱因斯坦凝聚体与高精细度腔耦合[Nature（London）464，1301（2010）]。通过对实验可测原子布居的研究，揭示了两个失谐相关的相图。特别地，在蓝失谐量下，预言了从超辐射相或正常相到动力学不稳定相的两个新的量子相变，并发现了三相共存点，同时证明了这些预言的量子相变是只受基态能量二阶导数控制的本征相变.最后，我们还指出，在基态中不可能出现以前预言的超辐射相和正常相共存的区域。
2011-07-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent Symmetry at Superradiance Transition of a Bose Condensate in Two Crossed Beam Cavities
最近，ETH小组报道了玻色凝聚体在两个交叉光束腔中的超辐射跃迁实验。令人惊讶的是，他们发现在超辐射跃迁中，腔光可以以这两种腔模的任何叠加形式发射。这表明在完全哈密顿量中不存在额外的$U(1)$对称性。在这封信中，我们表明，这种对称性是一个新兴的对称性附近的相变。我们确定了所有必要的条件，需要为这个紧急的$U(1)$对称性，并表明ETH实验是一个特殊的情况下，满足这些条件。进一步证明了当系统偏离出射对称点时，超辐射跃迁也可以被驱动到一阶跃迁。
2017-07-18 cond-mat.quant-gas
Interplay of Kelvin-Helmholtz and superradiant instabilities of an array of quantized vortices in a two-dimensional Bose--Einstein condensate
我们研究了二维玻色-爱因斯坦凝聚体中两个反向传播的超流之间的界面处的量子化涡旋阵列的动力学不稳定性的各种物理机制。显着不同的性质的不稳定性被发现占主导地位，在不同的流速制度。对于中等速度的两个流量是亚音速，涡晶格显示的流体动力学开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）的量化版本，与涡卷起和共同旋转。对于超音速流动速度，KHI中涉及的振荡可以共振地耦合到在两侧的本体流体中传播的声激励。这使得KHI率被有效地抑制，而其他机制占主导地位：对于沿横向的有限和相对较小的系统，不稳定性涉及声波从涡格的重复超辐射散射;对于横向非束缚系统，辐射不稳定性占主导地位，导致局部波沿着涡格的同时增长以及声激励在体块中传播。最后，对于慢速度，KHI率本质上是慢的，另一个不稳定性相关的刚性横向位移的涡晶格由于附近的系统的边界被发现占主导地位。
2022-07-21 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Superradiance induced topological vortex phase in a Bose-Einstein condensate
从理论上研究了拉盖尔-高斯光学模驱动下原子玻色-爱因斯坦凝聚体中超辐射相变引起的拓扑涡旋相变。我们表明，超辐射可以携带零角动量，或在旋转拉盖尔-高斯模式的角动量。导致这两个制度的条件被确定在泵浦激光器的宽度和限制情况下的反冲能量是远远小于和大于原子的相互作用能的冷凝物的大小。
2011-03-12 cond-mat.quant-gas
Phase transition, phase separation and mode softening of a two-component Bose-Einstein condensate in an optical cavity
College of Physics and Energy, Fujian Normal University（福建师范大学物理与能源学院）；Fujian Provincial Key Laboratory of Quantum Manipulation and New Energy Materials（福建省量子调控与新能源材料重点实验室）；Fujian Provincial Engineering Technology Research Center of Solar Energy Conversion and Energy Storage（福建省太阳能转换与储能工程技术研究中心）
研究双组分玻色-爱因斯坦凝聚体在光学腔中的相变、相分离和模式软化现象，揭示其与超流体到晶格超流固体转变的关系。
2026-01-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Finite temperature Dicke phase transition of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity
Dicke模型预言了零温下与光腔耦合的二能级原子系综从正常相到超辐射相的量子相变。在最近的先驱实验[Nature 464，1301（2010）]中，已经在光学腔中使用玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）观察到这样的相变。与原Dicke模型相比，实验系统具有有限温度和BEC中强的原子-光子非线性相互作用。在这封信中，我们发展了一个有限温度理论的迪克相变的BEC在光学腔中，考虑到原子-光子的非线性相互作用。除了解释实验观察到的在有限温度下从正常相到超辐射相的转变之外，我们还指出在实验中还观察到了一个新相，即正常相和超辐射相的共存。通过调整各种实验参数，我们展示了实验系统中存在的丰富的有限温度相图。我们发现，比热的BEC可以作为一个强大的工具，探测各个阶段。
2012-02-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
The Dicke model phase transition in the quantum motion of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity
我们证明了激光驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体在高精细度光腔中的运动实现了自旋-玻色子Dicke模型。迪克模型从正常到超辐射相的量子相变对应于原子从均匀到周期性图案化分布的自组织，高于临界驱动强度。计算了光子测量引起的反作用对基态的影响。
2009-12-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring the dynamics of a first order structural phase transition between two configurations of a superradiant crystal
通过将玻色-爱因斯坦凝聚体耦合到光腔中，并施加不平衡的横向泵浦场，我们观察到了超辐射晶体两种组态之间的结构相变。我们发现，这一阶相变是伴随着瞬态动力学的序参量，我们在实时测量。相变和激发光谱可以从微观哈密顿量与我们的实验数据定量一致。
2020-04-17 cond-mat.quant-gas
Mode competition in superradiant scattering of matter waves
本文分析了在布拉格角泵浦下，从光晶格中释放出的玻色气体的超辐射瑞利散射。我们表明，超辐射散射到布拉格模式和端火模式之间的竞争显然导致抑制后者在甚至相对较低的晶格深度。提出了一个量子光-物质相互作用模型来定性地解释这一结果。
2011-03-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Superradiant optomechanical phases of cold atomic gases in optical resonators
在考虑光子与原子相互作用的力学效应的情况下，从理论上分析了冷原子气体的超辐射发射。原子被限制在驻波谐振腔中，原子的亚稳偶极跃迁耦合到腔模。原子偶极非相干泵浦的参数制度，将对应于静态超辐射的不均匀加宽。从腔场和原子自由度的主方程出发，我们推导出一个平均场模型，该模型使我们能够确定阈值温度，高于该阈值温度，热波动抑制超辐射发射。然后，我们分析了超辐射发射的动力学时，由平均场模型描述的运动。在半经典状态和低于阈值温度，我们观察到，所发射的光可以是相干的或混沌的，这取决于非相干泵浦速率。然后，我们分析了超辐射从一个理想的玻色气体在零温度时，超辐射衰减率$Λ$的反冲频率$ω_R$的顺序。我们表明，原子和场之间的机械能的量子化交换产生一个阈值，$Λ_c$，低于该阈值，超辐射发射衰减到零。当$Λ>Λ_c$超辐射发射时，伴随着衍射发射光子的物质波光栅的形成。这些光栅的稳定性取决于相对于第二阈值$w_c$的非相干泵浦速率$w$。对于$w>w_c$，光栅是稳定的，并且系统实现了稳定的超辐射。低于该第二阈值，耦合动力学变得混乱。我们表征了这两个阈值的动态特性，并表明我们预测的三个阶段（非相干，相干，混沌）可以通过腔输出光的相干特性来揭示。
2019-11-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Unveiling the BEC-droplet transition with Rayleigh superradiant scattering
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Rice University（莱斯大学）
利用超辐射光散射作为探测与控制工具，研究偶极镝气体中BEC到液滴的转变，通过散射效率非单调行为及膨胀动力学识别相变点，并追踪磁场方向对转变点的影响。
2026-09-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamical Control of Order in a Cavity-BEC System
我们演示了通过周期性驱动泵浦激光来动态控制腔-BEC系统的超辐射跃迁。结果表明，超辐射态的优势密度波序可以被抑制，而玻色-爱因斯坦凝聚的次优势竞争序在稳态下出现。此外，我们表明，额外的，非平衡密度波订单，不存在于平衡，可以动态稳定。最后，对于强驱动，混沌动力学出现。
2018-10-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Photon-Assisted Tunneling in a Biased Strongly Correlated Bose Gas
研究了相干产生的晶格光子对受均匀力作用的原子莫特绝缘体的影响。类似于隧道耦合和偏置量子点阵列，我们观察到尖锐的，相互作用移位的光子辅助隧穿共振对应于隧穿一个和两个晶格位置，无论是与或反对的力量，并解决这些共振的多轨道位移。通过驱动Landau-Zener扫描穿过这样的共振，我们实现了顺磁体和反铁磁体之间的量子相变，并观察到当系统被调谐到临界点时的猝灭动力学。直接延伸将产生规范场和定点分辨自旋翻转，用于拓扑物理学和量子计算。
2011-08-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Early Stage of Superradiance from Bose-Einstein Condensates
本文研究了玻色-爱因斯坦凝聚体超辐射瑞利散射早期的物质和光波动力学。我们的分析是在一个空间相关的量子模型，这是能够提供的运营商的利益的解析解。本模型的预测相比，一个密切相关的平均场模型的预测，我们提供了一个程序，允许一个计算量子期望值平均半经典的解决方案。还分析了出射散射光的相干特性，并表明相应的关联函数可以提供有关系统内部动力学的详细信息。
2010-11-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Interaction-assisted quantum tunneling of a Bose-Einstein condensate out of a single trapping well
实验研究了准束缚态下玻色凝聚$^{87}$ Rb原子的隧穿效应，观察到原子间相互作用引起的非指数衰减。磁四极阱和薄$1.3\mathrm{μm}$势垒的组合使用蓝色失谐光片创建用于定制具有可控深度和隧穿速率的阱。逃逸动力学强烈地依赖于平均场能量，这引起了三个不同的制度-经典溢出的障碍，量子隧穿，和衰变占主导地位的背景损失。我们表明，隧道速率指数依赖于化学势。我们的结果与三维Gross-Pitaevskii方程的数值解有很好的一致性。
2016-04-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Degenerate Bose Gas: A New Tool for Accurate Frequency Measurement
提出了一种利用简并玻色气体的超辐射瑞利散射探测频率的新方法。测量初始动量态粒子数随时间的演化可以确定泵浦激光器频率调制的未知频率。从kHz到MHz的频率范围可以用10^{-6}的分数不确定度来确定。
2013-09-01 cond-mat.quant-gas
Laser driving of Superradiant scattering at variable incidence angle
研究了抽运激光以不同角度入射到玻色-爱因斯坦凝聚体的超辐射散射，发现了非对称布居散射模式的存在。实验数据表明，泵浦光的方向对这种非对称性的形成起着重要的作用，这一结果与基于耦合Maxwell-薛定谔方程的数值模拟结果吻合得很好。我们的研究补充了以前的工作中，泵浦激光只沿凝聚体的短轴或长轴应用的差距，并扩展了我们的知识合作散射过程。
2011-03-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Asymmetric superradiant scattering and abnormal mode amplification induced by atomic density distortion
研究了抽运激光沿短轴入射到具有密度畸变的玻色-爱因斯坦凝聚体的超辐射瑞利散射，这种畸变是利用俘获势关闭后的剩余磁力冲击凝聚体而形成的.我们发现，原子密度分布的微小变化会导致长时间脉冲物质波超辐射产生显着的非对称布居散射模式。在原子云的稀释区，光场被放大得更大，这与以往的认识不同，是一种普通的模放大。我们的数值模拟与密度包络畸变的实验结果是一致的。这为利用超辐射散射反映原子密度分布的几何对称性提供了一种有效的方法。
2013-06-21 cond-mat.quant-gas
The effect of atomic collisions on the quantum phase transition of a Bose-Einstein condensate inside an optical cavity
本文研究了原子碰撞对囚禁在光学腔中的一维玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）从法向相到超辐射相的相变的影响。具体地说，我们表明，驱动原子从侧面的腔导致模式的激发在第一布里渊区的边缘的每个能带，这导致在弱耦合制度的限制下的BEC物质场的双模近似。原子-原子相互作用的非线性效应使BEC的量子相变阈值发生移动，同时也影响了总粒子数量子涨落的低功率行为。此外，当横向抽运强度一定时，我们证明了通过s波散射频率控制系统量子相变的可能性。
2014-11-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fluctuation assisted collapses of Bose-Einstein condensates
采用混合态的自洽高斯态理论，研究了散射长度突变为负值时玻色-爱因斯坦凝聚体的坍缩动力学。与Gross-Pitaevskii方法和Hartree-Fock-Bogoliubov方法相比，我们的理论对涨落和三体损失都进行了适当的处理。我们发现了一种新型的塌缩，这种塌缩由放大原子间吸引相互作用的涨落辅助。此外，对涨落原子、熵和二阶关联函数的计算表明，坍缩气体明显偏离了纯态。
2022-04-01 cond-mat.quant-gas
Superradiant Transition to a Fermionic Quasicrystal in a Cavity
本文研究腔中一维费米气体在非公度偶极晶格下的超辐射相变，发现由间接共振效应诱导的一阶Dicke相变，其临界泵浦强度在间接共振修正填充数附近呈V形扭折，揭示了费米子本质并验证了准晶超辐射相变机制。
2023-08-08 cond-mat.quant-gas
Impurity-induced Dicke quantum phase transition in an impurity-doped cavity-Bose-Einstein condensate
利用掺杂腔-玻色-爱因斯坦凝聚体，提出了一种新的广义Dicke模型--掺杂Dicke模型（IDM）.结果表明，当杂质原子的布居数达到临界值时，杂质原子可以诱导正常相到超辐射相的Dicke量子相变。结果表明，IDM具有无穷多个临界点的连续Dicke QPT，这与标准Dicke模型中只有一个临界点的情形有很大的不同.结果表明，杂质诱导的Dicke QPT可以发生在腔场与原子的任意耦合区域，而标准Dicke模型中的Dicke QPT只发生在腔场与原子的强耦合区域.这为在腔场与原子的中等甚至弱耦合区观察Dicke QPT开辟了一条途径。
2013-09-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ground states of a Bose-Einstein Condensate in a one-dimensional laser-assisted optical lattice
本文研究了玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在喇曼激光辅助的一维光晶格势多层体系中的基态行为。我们发现，这种系统可以用赝自旋$(N-1)/2$的自旋轨道耦合（SOC）模型来描述，其中$N$是层数。由于原子相互作用、SOC和激光辅助隧穿之间的复杂相互作用，基态相图通常由三个相组成--条纹、平面波和零动量的正常相，在量子三临界点接触。更重要的是，即使单粒子态只在零动量处最小化，多体基态仍可能发展有限动量。阐明了潜在的机制。我们的研究结果为实现玻色气体与拉曼激光辅助光晶格的有效自旋轨道耦合提供了一种新的途径，也将有助于大自旋玻色自旋系统中SOC效应的研究.
2017-01-07 cond-mat.quant-gas
Superradiant scattering in fluids of light
从理论上研究了Bogoliubov激发在旋转光子流体中的散射过程。使用语言的诺特电流，我们证明了共振放大现象的发生，这减少到标准的超辐射的流体动力学限制。我们利用一个时域配方，超辐射出现作为一个瞬态效应编码的振幅和传播本地化波包的相位。我们的研究结果将量子流体中的先前研究推广到不可忽略的量子压力的情况，并且也可以容易地应用于其他物理系统，特别是原子玻色-爱因斯坦凝聚体。最后，我们讨论了正在进行的实验，观察超辐射的光子流体，以及如何我们的时域分析可以被用来在非理想的实验条件下的超辐射散射。
2019-04-10 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.optics
Collective atomic-population-inversion and stimulated radiation for two-componentBose-Einstein condensate in an optical cavity
本文研究了单模光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的基态性质和相关的量子相变。利用自旋相干态变分法，除了通常的正常相和超辐射相外，还实现了多稳态宏观量子态。我们解析地证明了在单组分Dicke模型中不存在的原子布居数反转集体态的受激辐射。受激辐射只能由原子的一个组分产生，而另一个组分保持在普通的超辐射态。然而，通过调节原子与光场的相对耦合和频率失谐，超辐射态和受激辐射态的顺序可以在原子的两个分量之间互换.
2017-03-18 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Surrogate-assisted three-dimensional Gross-Pitaevskii characterization of Bose-Einstein condensate transport on an atom chip
本文提出代理辅助工作流，结合逆优化和GPE模拟，高效筛选并精确表征原子芯片上BEC输运，实现高保真度输运。
2026-09-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin-orbit-coupling-assisted roton softening and superstripes in a Rydberg-dressed Bose-Einstein Condensate
Rotons可以存在于超冷原子气体中，或者具有长程相互作用，或者具有自旋轨道耦合色散。我们发现，两种不同的旋子共存于一个联合系统结合了远程相互作用和自旋轨道耦合。其中一个来自自旋轨道耦合，另外两个来自长程相互作用。它们的软化可以单独控制。我们发现了一个有趣的新现象：自旋轨道耦合的声子可以压低一个长程相互作用声子的能量。自旋-轨道耦合加速了这种转动子的软化。自旋-轨道耦合辅助的回旋子软化和不稳定性的后相被确定为超条纹。
2020-09-01 cond-mat.quant-gas
Optical-plug-assisted spin vortex in a $^{87}$Rb dipolar spinor Bose-Einstein condensate
在$^{87}$ Rb偶极旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中以可控的方式产生自旋涡旋仍然是实验上具有挑战性的。我们提出了一种实验上容易和可调的方式来产生自旋涡旋通过改变势垒高度和宽度的额外应用的光学插头。在适当的范围内，随着势垒高度的增加和势垒宽度的增加，出现了从普通单模近似相到光塞辅助涡旋相的拓扑相变。光学塞导致径向密度变化，因此通过显着降低固有磁偶极能来促进自旋涡旋。通过数值计算，预测了一种不同于传统极核涡旋的无核涡旋。我们的建议消除了研究$^{87}$ Rb偶极旋量BEC中拓扑相变的主要障碍。
2022-06-03 cond-mat.quant-gas
Fragmented Superradiance of a Bose-Einstein Condensate in an Optical Cavity
Dicke模型和辐射场中二能级系统的超辐射有许多应用。最近，人们在腔中实现了玻色-爱因斯坦凝聚体的Dicke量子相变。数值求解了多体薛定谔方程，研究了腔中相互作用玻色子的基态关联随驱动激光强度的变化。超过临界强度，玻色子宏观上占据多个模式，同时保持超辐射。这种碎片化的超辐射可以通过分析单次测量的方差来检测。
2016-12-21 cond-mat.quant-gas
Bose-Einstein condensate in an optical lattice with Raman-assisted two-dimensional spin-orbit coupling
在Wu { \textit et al.}（arXiv：1511.08170），在光晶格势场中实现了玻色-爱因斯坦凝聚体的拉曼辅助二维自旋轨道耦合.鉴于这一令人兴奋的进展，我们详细研究了该系统的关键特性。由于拉曼激光不可避免地将原子耦合到高激发带，系统在单粒子和多粒子扇区的行为都受到显著影响。特别是，高频段的影响，提高了平面波相位，并导致出现的“Roton”的差距，在低塞曼领域。此外，我们确定高带诱导的拓扑相边界的单粒子和准粒子的光谱。然后，我们推导出一个有效的两带模型，它捕获的高带物理实验相关的制度。我们的结果不仅提供了有价值的见解新颖的二维晶格自旋轨道耦合，但也提供了一个系统的形式化模型的高带效应的晶格系统与拉曼辅助自旋轨道耦合。
2016-08-02 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
Tunneling-assisted Spin-orbit Coupling in Bilayer Bose-Einstein Condensates
基于实现一维以上自旋轨道耦合的目标，我们提出并分析了一种利用激光辅助层间隧穿在双层BEC中产生有效的二维自旋轨道耦合的方法.我们发现，层间隧穿、自组织碳和层内原子相互作用之间的相互作用可以产生不同的基态构型。特别是，该系统经历了一个过渡到一种新的类型的条纹相自发地打破了时间反演对称性。与普通的Rashba型SOC不同，在没有外部陷阱的双层系统中自发出现了碎裂的skyrmion晶格。此外，我们预测的双层BEC，其中四个不同的阶段合并在一起的相图中的四临界点的发生。阐明了出现的不同阶段的起源。
2015-04-08 cond-mat.quant-gas
Optical-lattice-assisted magnetic phase transition in a spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensate
研究了一维光晶格产生的周期势对$S=1/2$自旋轨道耦合玻色气体磁性的影响。通过增加晶格强度，可以实现极化和非极化布洛赫波相位之间的磁性相变，其特征在于密度条纹的对比度的显著增强。如果周期势的波矢被选择为接近于旋子动量，则跃迁可以在非常小的晶格强度下发生，揭示了系统对弱密度扰动的响应的强烈增强。通过求解三维俘获势下的Gross-Pitaevskii方程，我们揭示了在现有实验条件下观测磁性相变的可能性。
2016-10-14 cond-mat.quant-gas
Gain-assisted superluminal light propagation through a Bose-Einstein condensate cavity system
研究了探测光场在含有玻色-爱因斯坦凝聚体的腔光机系统中的传输。研究了该系统的传输特性，发现泵浦光场的拉比频率可以控制探测光场的群速度。研究了腔光子的衰减速率对群速度的影响，结果表明，当腔光子的衰减速率较小时，只要改变泵浦光的拉比频率，相位色散的斜率就会从正变到负。在此基础上，建立了玻色-爱因斯坦凝聚体腔光机系统中交叉克尔非线性效应对增益辅助超光速光传输的影响。这种行为在正常相的泵浦-探测二能级原子系统中是不可能出现的。我们还发现，在没有反转的量子能级的人口的放大实现。
2015-07-12 cond-mat.quant-gas physics.optics
Lattice bosons with infinite range checkerboard interactions
受Landig等人[Nature 532，476-479]实验的启发，我们考虑了光晶格中的二维玻色气体，该气体被捕获在单模超辐射法布里-珀罗腔中。该腔介导了原子间的无限程棋盘格相互作用，产生了莫特绝缘体、电荷密度波、超流和超固相之间的竞争。我们计算了这种玻色气体在均匀系统中的相图，并在谐波陷阱的存在。
2016-09-30 cond-mat.quant-gas
Fractional photon-assisted tunneling for Bose-Einstein condensates in a double well
在N粒子量子动力学水平上研究了周期性振动双势阱中的半整数光子共振。与非线性平均场方程相反，线性N粒子薛定谔方程不包含任何可能是这种共振起源的非线性。然而，在N粒子水平上的解析计算解释了为什么即使粒子数低至N = 2也可以观察到这种共振。这些计算也证明了为什么分数光子共振不限于半整数值。
2009-05-18 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Resonant Spin Exchange between Heteronuclear Atoms Assisted by Periodic Driving
我们提出了一个通过周期驱动诱导非匹配能级的自旋或赝自旋之间共振交换的一般方案。的基本思想说明了两个异质原子的系统，为有效的自旋交换（SE）相互作用强度的分析结果提供。然后，它被施加到23 Na和87 Rb原子的混合物与射频（rf）或微波场近共振的失配塞曼能级间距。这种设计的SE相互作用适用于包含旋量玻色-玻色、玻色-费米和费米-费米原子的超冷量子气体混合物。
2018-05-07 cond-mat.quant-gas
Disorder-Driven Density and Spin Self-Ordering of a Bose-Einstein Condensate in a Cavity
我们研究了两组分玻色-爱因斯坦凝聚体通过线性腔模的集体喇曼散射的空间自旋和密度自序。迪克超辐射相变的开始以晶体密度级和自旋波级的同时出现为标志。后者自发地打破了离散的$\mathbf{Z}_2$对称性之间的偶数和奇数网站的腔光学潜力。此外，在superradiant状态的连续$U(1)$对称性的相对相位的两个凝聚波函数被明确打破的腔诱导的位置相关的拉曼耦合与零空间平均。因此，空间平均的相对冷凝物相位被锁定在$π/2$或$-π/2$。这种连续的对称性破缺和零平均拉曼场导致的相对凝聚相锁定可以看作是一个普通的有序-无序过程，类似于二维经典铁磁$XY$自旋模型中的随机场诱导有序。然而，在我们的模型中，随机场的种子源于腔场中的量子涨落，并且是受自序影响的动力学实体。在超辐射阈值处，基元激发谱表现出典型的模式软化现象。
2017-07-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
The roton-assisted chiral p-wave superfluid in a quasi-two-dimensional dipolar Bose-Fermi quantum gas mixture
手征p波（p_x \pm ip_y）超流体近年来引起了人们的广泛关注，主要是因为它的涡旋核支持一个Majorana费米子，由于它的非阿贝尔统计，可以用来实现拓扑量子计算.在准二维（2D）空间中将偶极玻色子与费米子混合提供了使用旋子最小值作为工程费米子之间声子诱导的吸引相互作用的工具的机会。本文采用Hartree-Fock-Bogoliubov方法研究了准二维偶极玻色-费米混合体中的p波超流对。我们发现，通过降低旋子最小值来增强诱导相互作用可以影响混合物的稳定性以及费米子的有效质量。我们还表明，可以调整系统的稳定区域中的手征p-波超流配对可以共振增强，通过降低附近的声子的能量成本的最小旋转。
2013-09-04 cond-mat.quant-gas
Origin of nonlinear optical processes in matter-wave superradiance
我们研究了一个高效的，物质波放大机制，在一个受激的，玻色-爱因斯坦凝聚体，并揭示了一个非常大的增强，由于非线性增益从六物质光学，波混合过程涉及四个光子。在适当的条件下，这种光学简并的四光子过程可以比通常的双光子非弹性光散射机制更强，导致所观察到的物质波散射的非线性增长与玻色子刺激的任何增强无关。我们的理论框架可以扩展到包括更高阶，非线性超辐射过程，导致高阶动量转移。
2010-06-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase Diagram and dynamical phases of self organization of a Bose-Einstein condensate in a transversely pumped red-detuned cavity
SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St. Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）；Physikalisches Institut, University of Bonn（波恩大学物理研究所）
研究了玻色-爱因斯坦凝聚体在横向泵浦红移腔中的相图和动态相，揭示了自组织现象中的稳定性、混沌轨迹和时空模式形成机制。
2026-02-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fast-forward scaling of atom-molecule conversion in Bose-Einstein condensates
稳健的受激拉曼精确通道是控制非线性量子系统的必要条件，其应用范围广泛，从超冷分子、非线性光学到超化学。受绝热性捷径的启发，我们提出了受激拉曼绝热过程的快进标度与非线性参与，描述转移从原子玻色-爱因斯坦凝聚体的分子之一，通过可控的外部字段。实验结果表明，在快进驱动场的辅助下，原子-分子转换的保真度和鲁棒性优于传统的绝热通道。最后，我们的结果被推广到原子和分子态相干叠加的分数受激拉曼绝热过程。
2021-02-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum dynamics of cavity assisted photoassociation of Bose-Einstein condensed atoms
本文研究了光场作用下玻色-爱因斯坦凝聚原子与分子光缔合的量子动力学。在光学谐振腔中，量子简并原子的光缔合涉及原子、分子和光子三个耦合量子场的相互作用。由高Q光学腔产生的反馈使腔场成为一个动力学量，其行为以非线性方式与内部原子联系在一起，并且真空涨落比自由空间中的作用更重要。发展并比较了几种计算相干驱动腔场作用下原子-分子转换过程动力学的方法。我们首先介绍一个替代运营商表示的哈密顿量，从中我们得到一个改进的形式的平均场论和近似解的海森堡-朗之万（HL）方程，适当占腔场的量子噪声。结果表明，我们的改进平均场论修正了传统平均场论中基于湮灭/产生算子期望值的几个不足。此外，我们表明，通过直接比较的数值解的密度矩阵方程，我们的近似量子解的HL方程给出了一个准确的描述弱或未驱动腔的平均场论打破。
2009-05-06 cond-mat.quant-gas
Laser assisted tunneling in a Tonks-Girardeau gas
研究了光晶格中强相互作用的一维玻色气体（Tonks-Girardeau气体）的激光辅助隧穿效应。我们发现在连续Wannier-Stark-ladder势中Tonks-Girardeau气体的频闪动力学，辅以激光辅助隧穿，有效地实现了具有非平凡跳变相位的离散晶格中一维硬核玻色子的基态.我们比较了含时连续系统和离散系统的基态的动量分布、自然轨道及其占位等受相互作用影响的观测量。频闪，我们发现一个很好的协议，表明激光辅助隧穿是一个可行的技术，实现新的基态和阶段的硬核一维玻色气体。
2016-09-12 cond-mat.quant-gas
