Spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates held under toroidal trap
我们研究了在环形阱中合成自旋轨道耦合的准自旋- $1/2$玻色-爱因斯坦凝聚体,并表明该系统具有丰富的基态和亚稳态。随着中心空穴区域的增加,即,势从类谐波态向类环状态变化,凝聚态呈现出三角条纹、花瓣状和反循环态等多种结构。我们还表明,旋转系统具有奇异的旋涡配置。在准一维环的极限下,得到了量子多体基态,发现它是碎裂的凝聚体。
2016-10-29 cond-mat.quant-gas
Time-resolved density correlations as probe of squeezing in toroidal Bose-Einstein condensates
我研究了环形玻色-爱因斯坦凝聚体中的平均场和线性量子涨落的演化,它的相互作用强度从有限(排斥)值猝灭到零。计算了方位角等时密度-密度关联函数,并显示了过渡后具有两倍(最终)激发频率的时间振荡。这些振荡是非绝热演化过程中正负频率混合的直接结果。我将论证,等时间密度相关器的时间分辨测量可以用于计算Bogoliubov系数的模量,从而计算施加在模式上的压缩量,即,从凝聚物中激发出来的原子数。
2010-10-05 cond-mat.quant-gas
Generation and decay of persistent current in a toroidal Bose-Einstein condensate
持续的电流,或“无摩擦的流动”,以及量子涡旋是超流性的标志。最近,在环形势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体中,实验观察到原子的长寿命持续流动。这使得超流性的基础研究成为可能,并可能导致高精度计量学和原子电子学的应用。本文综述了我们最近对搅拌环形玻色-爱因斯坦凝聚体中持续电流产生的理论研究,并讨论了我们对原子电子电路中滞后现象的新研究。
2014-12-02 cond-mat.quant-gas
Superflow in a toroidal Bose-Einstein condensate: an atom circuit with a tunable weak link
我们在全光阱中的环形玻色-爱因斯坦凝聚体中产生了长寿命(~ 40 s)的持续电流。一个排斥性的光学屏障在凝聚回路中产生了一个可调的弱连接,这会影响回路周围的电流。当局部流速超过临界流速时,超流在屏障强度处突然停止。测得的临界速度是一致的耗散,由于创建涡-反涡对。该系统是基本闭环原子电路的首次实现。
2011-02-02 cond-mat.quant-gas
Stochastic phase slips in toroidal Bose-Einstein condensates
受最近实验的启发,我们研究了热噪声对具有旋转弱连接的环形玻色-爱因斯坦凝聚体中相位滑移的影响。我们推导出一个广义的Arkenius一样的随机相位滑移率的表达式。我们发展了一种方法来估计分离不同的超流状态的能垒。能垒消失的参数与动力学模拟得到的确定性相位滑移的临界参数一致,这证实了我们的能量分析的有效性。我们发现,增加热噪声降低了相位滑移阈值。然而,随机相位滑移的定量影响太小,无法解释理论和实验结果之间的显着差异。
2016-12-27 cond-mat.quant-gas
Formation of local and global currents in a toroidal Bose--Einstein condensate via an inhomogeneous artificial gauge field
本文研究了准一维和二维环形环境中,依赖于位置的人工规范场对原子玻色-爱因斯坦凝聚体的影响。在玻色-爱因斯坦凝聚体中,非均匀人工规范场分别通过沿环和涡旋的相位梯度诱导出全局和局部流。我们观察到两个不同的制度在系统中取决于径向尺寸的环和强度的规范场。对于弱人工规范场,角动量增加,正如预期的那样,以量子化的方式;然而,对于更强的场值,角动量表现出线性(非量子化)行为。我们还描述了非圆柱对称陷阱的角动量。
2021-12-08 cond-mat.quant-gas
Geometric scale invariance as a route to macroscopic degeneracy: loading a toroidal trap with a Bose or Fermi gas
一个容易扩展的环形几何结构提供了一个机会,在玻色-爱因斯坦凝聚体中产生大规模的持续电流,为研究Kibble-Zurek机制,并为调查的环形捕获简并费米气体。我们详细考虑了玻色或费米气体从谐波陷阱等熵加载到尺度不变的环形制度,表现出高度的系统不变性时,增加环的半径的过程。在加载玻色气体所涉及的加热进行评估分析和数值,在临界温度以上和以下。我们的数值计算处理Hartree-Fock-Bogoliubov-Popov理论内的相互作用。简并度的变化极小,观察到在很宽的初始温度范围内,并确定了一个制度的冷却。通过研究系统的态密度,进一步分析研究了尺度不变性,揭示了玻色子和费米子在这个陷阱中的尺度不变性的鲁棒性。我们给出了分析结果的一个Escheras-Fermi治疗。我们计算了由于加载自旋极化的费米气体的加热,并与分析结果进行了比较,高,低温制度。费米气体在加载过程中受到不可约的加热,这是由于失去了一个热化自由度而引起的。
2010-05-04 cond-mat.quant-gas
Critical velocity of flowing supersolids of dipolar Bose gases in optical lattices
研究了二维光晶格中偶极玻色气体超固相的超流性。我们对相应的偶极玻色-哈伯德模型在硬核玻色子极限下的线性稳定性进行了分析,表明在流速达到某个临界值之前,超固体可以有稳定的超流。超固体的临界速度被发现是显着小于传统的超流相。我们提出临界速度可以作为实验上鉴别超固相超流性的一个标志。
2010-08-05 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Rotation of a Bose-Einstein Condensate held under a toroidal trap
在\cite{bssd}实验的基础上,对置于谐波加高斯阱中的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体进行了数值和解析研究。旋转频率$Ω$必须保持在谐振势的捕获频率之下,我们发现凝聚体具有包含三角形涡旋晶格的环形形状。随着$Ω$接近$ω$,冷凝物的宽度和中心孔内的循环变大。我们能够提供的冷凝物的大小和流通的最低朗道能级极限和费米极限的分析估计,提供与实验相一致的分析。
2009-12-17 cond-mat.quant-gas
Spin-orbit-coupled spin-1 Bose-Einstein condensates in a toroidal trap: even-petal-number necklacelike state and persistent flow
自旋-轨道耦合具有新颖的自旋翻转对称性,自旋为1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体具有有意义的相互作用,环形陷阱具有拓扑非平凡性。我们将这三个结合在一起,并研究在Rashba自旋轨道耦合自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体与环形陷阱的基态相图。自旋翻转对称性产生了两个不同的有趣的阶段:持续流与单位相位绕组之间的三个组件的差异,项链状态与偶数花瓣数。通过二维数值计算和一维方位角解析模型对这些相的参数区域和性质进行了表征。
2021-09-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bose-Einstein condensates in toroidal traps: instabilities, swallow-tail loops, and self-trapping
我们研究了在没有耗散的情况下,超冷玻色子气体被困在环形几何中并由旋转驱动的稳定性和动力学。我们首先划定,通过Bogoliubov模式扩展,区域的稳定性和性质的排斥和吸引力的相互作用强度的系统的不稳定性。为了研究系统对旋转速率变化的响应,我们引入了“无序”势,打破了旋转对称性。我们证明了绝热性的故障的旋转速率是缓慢变化的,并发现系统的本征态之间的强制隧道。非绝热性通过在最低能级中出现燕尾环来表示,这是滞后的一般标志。然后,我们表明,该系统是在一对一的对应关系,在一个双阱势的捕获气体,从而表现出宏观量子自陷。最后,我们指出自陷是最低能级行为的直接表现。
2013-01-25 cond-mat.quant-gas
Current-Phase Relation of a Bose-Einstein Condensate Flowing Through a Weak Link
通过解析求解一维Gross-Pitaevskii方程,研究了玻色-爱因斯坦凝聚体流过排斥方势垒时的电流-相位关系。势垒高度和宽度固定电流-相位关系$j(δϕ)$,对于弱势垒,其倾向于$j\sim\cos(δϕ/2)$,对于强势垒,其倾向于约瑟夫森正弦关系$j\sim\sin(δϕ)$。在这两个极限之间,电流-相位关系取决于势垒宽度。特别是,足够宽的障碍,我们观察到两个家庭的多值电流相位关系。在文献中已知的属于第一类的图可以在相同的相位差处具有两个不同的电流正值。第二族,我们所知的新的,可以代替地允许三个不同的正电流仍然对应于相同的相位差。最后,我们表明,多值的行为产生的流体动力学和非线性色散分量的流之间的竞争,后者是由于在障碍区域内的孤子的存在。
2009-12-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Parametric triggering of vortices in toroidally trapped rotating Bose-Einstein condensates
我们研究了在环形阱中触发旋转的玻色-爱因斯坦凝聚体产生涡旋的过程,所用的阱参数为激光束腰和高斯势深。通过数值求解二维时间相关的Gross-Pitaevskii方程,当我们改变高斯势深时,当照射激光束的束腰与凝聚体的面积一致时,我们观察到涡旋结构的变化和涡旋数量的显著增加。通过计算冷凝物的均方根半径,我们确认作为冷凝物的均方根半径和激光束腰之间的比率的函数产生的涡旋的数量的变化。特别地,当上述比率接近值0.7时,隐藏涡旋的数量达到最大值。我们发现在高斯势较深的情况下,涡旋的数量变化较快,并且我们得出结论,较大的束腰和较深的高斯势产生更多的涡旋。此外,我们计算的涡的数量使用费曼规则与托马斯费米近似,并与数值结果进行比较。我们还观察到临界转动频率随高斯势深度的增加而减小。
2022-11-19 cond-mat.quant-gas
Vortex states and spin textures of rotating spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates in a toroidal trap
研究了旋转二维环形阱中Rashba自旋轨道耦合赝自旋1/2玻色-爱因斯坦凝聚体的基态性质.在自旋轨道耦合(SOC)不存在的情况下,旋转频率的增加增强了初始混溶BEC巨涡的形成,而初始不混溶BEC则会形成具有不规则隐涡结构的半环密度斑图.在没有旋转的情况下,强的2D各向同性SOC产生最初不混溶的BEC的螺旋状条纹相。系统地讨论了转动、SOC和原子间相互作用对系统基态涡旋结构和典型自旋织构的综合影响。特别是,当旋转频率高于临界值时,各向同性SOC的增加有利于在每个分量中出现可见的涡环,并伴随着一个隐藏的巨涡和一个(多个)隐藏的涡环。在一维各向异性SOC的情况下,大的SOC强度导致隐藏的线性涡串的产生和从初始相分离(相混合)相混合(相分离)的过渡。此外,在该系统中还发现了特殊的自旋织构,包括skyrmion晶格、skyrmion对和skyrmion弦。
2017-03-04 cond-mat.quant-gas
Realization of a Synthetic Hall Torus with a Topological Charge Pump in a Spinor Bose-Einstein Condensate
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica(中央研究院原子与分子科学研究所);Department of Physics, University of Mumbai(孟买大学物理系);Department of Physics and Astronomy, Purdue University(普渡大学物理与天文学系);Department of Physics, National Tsing Hua University(国立清华大学物理系)
利用极化玻色-爱因斯坦凝聚体在环形陷阱中实现合成霍尔环,通过控制相位实现密度调制,研究量子霍尔物理和拓扑现象。
2026-10-26 cond-mat.quant-gas
Spin squeezing by tensor twisting and Lipkin-Meshkov-Glick dynamics in a toroidal Bose-Einstein condensate with spatially modulated nonlinearity
本文提出了一个在环形阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)轨道运动中的自旋压缩方案。圆形晶格耦合两个反向旋转的模,在半个晶格周期的空间调制的非线性相互作用产生压缩。通过改变调制的振幅和相位,可以直接实现扭曲张量的各种情况,导致不同的压缩机制。其中包括单轴扭转和双轴反扭转,它们经常被认为是自旋压缩的最重要的范例。我们的方案自然地实现了Lipkin-Meshkov-Glick模型,可以同时自由地改变其所有参数。
2015-05-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Inflationary Dynamics and Particle Production in a Toroidal Bose-Einstein Condensate
本研究理论分析膨胀环面BEC对暴胀宇宙的模拟,揭示声子红移、阻尼及自发粒子产生机制,并指出其在原子密度与关联中的观测信号。
2024-06-14 cond-mat.quant-gas gr-qc
Collisional dynamics of multiple dark solitons in a toroidal Bose-Einstein condensate: Quasiparticle picture
研究了环形阱中玻色-爱因斯坦凝聚体中多个暗孤子的碰撞动力学。我们假设一个足够紧的约束在径向方向上,以防止可能的耗散效应,由于孤立子涡的存在。利用初始序参量的解析表达式,通过数值求解含时Gross-Pitaevskii方程,得到了不同的初始孤子阵列.由于孤子速度是保守的,由于缺乏耗散,我们能够应用一个简单的准粒子描述的孤子动力学。事实上,轨迹方程是根据每次碰撞产生的速度和角位移来写的,类似于无限一维系统。为了计算角位移,我们直接提取它们的轨迹所给出的格罗斯-Pitaevskii模拟,另一方面,我们表明,准确的值可以解析地获得通过适应一个公式有效的无限一维系统,涉及愈合长度,这在我们的非均匀系统必须评估的声速沿方位角方向。我们进一步表明,非常好的估计这样的声速可以直接确定通过使用的基态密度分布和压印相的值。我们讨论了可能的实现系统在这里提出使用目前的实验技术。
2019-02-12 cond-mat.quant-gas
Vortices in a toroidal Bose-Einstein condensate with a rotating weak link
最近的一个实验[K.C. Wright et.等,Phys. Rev. Lett. 110,025302(2013)],我们研究了环形捕获的玻色-爱因斯坦凝聚体中量子化循环态之间的确定性不连续跳跃。这些相位滑移是由旋转薄弱环节产生的涡流激励引起的。我们分析了由旋转势垒控制的局域凝聚密度耗尽和原子超流对环形凝聚中涡旋的能量和动力学稳定性的影响。我们在一个三维耗散平均场模型中模拟的冷凝物的动力学参数类似的实验条件。此外,我们认为远远超出了实验探索区域的搅拌冷凝物的动力学,并揭示复杂的涡旋动力学令人惊讶的表现。
2014-09-22 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Ground states of dipolar spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates in a toroidal trap
本文研究了环形阱中偶极自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构。讨论了偶极-偶极相互作用(DDI)和自旋-轨道耦合(SOC)对系统基态的综合影响。作为SOC和DDI强度的函数,得到基态相图。作为两个新的自由度,DDI和SOC可以用来获得所需的基态相位和控制不同基态之间的相变。特别地,该系统显示出奇异的拓扑结构和自旋织构,如半量子涡旋、涡旋弦、涡旋项链、包含巨涡旋和隐藏反涡旋链的复杂涡旋晶格、不同的skyrmion、meron(half-skyrmion)-antieron(half-antiskyrmion)项链以及复合meron-antieron晶格.
2019-11-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Josephson-like oscillations in toroidal spinor Bose-Einstein condensates: a prospective symmetry probe
约瑟夫森结是许多现有量子技术中使用的超导电路的基本成分。此外,超冷原子量子气体也成为研究超流性的重要平台。在这里,我们探讨了超导性和超流性之间的类比,提出了一个有趣的效果所造成的薄有限势垒在准一维环形旋量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)。在这个系统中,流过势垒边缘的原子电流密度会发生振荡,就像超导体中流过约瑟夫森结的电流一样,但在我们的例子中,没有电流通过势垒。我们还展示了非平凡的对称性破缺状态的旋量BEC如何改变这种约瑟夫森电流的结构,创造了探测旋量对称性的可能性,仅使用这种超流电流的测量。
2022-04-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superfluidity of Bose-Einstein condensates in toroidal traps with nonlinear lattices
研究了在环形准一维势阱中存在周期性散射长度调制时玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的超流性质。几种类型的稳定的周期波的存在,范围从几乎均匀的弱相互作用和等距孤立子的非常破碎的链,证明。我们表明,这些波可以支持持久的原子流和声波与光谱的Bogoliubov型。碎裂的凝聚体可以被看作是约瑟夫森结的阵列,而电流则是直流约瑟夫森效应的BEC表现。线性缺陷对BEC超流性的影响也进行了研究。我们发现,对于亚临界速度,线性缺陷是静态的相对于晶格(而冷凝物移动相对于光晶格和缺陷)保持BEC超流性。
2012-01-01 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Entanglement in an expanding toroidal Bose-Einstein condensate
本文研究了膨胀环形玻色-爱因斯坦凝聚体中声子产生导致的纠缠,利用高斯态技术量化了退相干和初始压缩态对纠缠的影响,并提出了实验测量协方差矩阵关联的协议。
2023-07-14 cond-mat.quant-gas gr-qc
Vortex excitation in a stirred toroidal Bose-Einstein condensate
受最近实验的启发[Wright等人,Phys.Rev.A88,063633(2013)],我们研究了由窄的蓝色失谐光束搅拌的环形BEC中的涡旋的形成。在二维平均场模型的框架下,我们研究了参数与实验条件相匹配的凝聚体的耗散动力学。涡-反涡对出现在搅拌器的中心附近的大部分冷凝物中,用于搅拌梁的缓慢运动。当障碍物的角速度大于某一临界值时,外缘面模态发展并分裂成进入凝结环的旋涡。我们确定了在搅拌的环形冷凝物中产生涡旋激发的条件,并将我们的结果与实验观察进行了比较。
2014-08-14 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Superflow decay in a toroidal Bose gas: The effect of quantum and thermal fluctuations
从理论上研究了扰动势垒引起的超冷原子超流体中持续电流的随机衰减。具体来说,我们进行了详细的三维模拟,以模拟Kumar等人在[Phys. Rev. A 95 021602(2017)]中的实验,该实验观察到超冷玻色气体中超流衰减的时间尺度具有很强的温度依赖性。我们的从头算数值方法利用了一个经典的场框架,其中包括由于超流体和热云之间的相互作用,以及玻色气体的内在量子涨落的热波动。在低温制度,我们的模拟提供了一个定量描述的实验衰变时间尺度,改善以前的数值和分析方法。在更高的温度下,我们的模拟给出了在实验中观察到的相同数量级范围内的衰变时间尺度,然而,存在一些定量差异,这些差异没有被我们探索的任何机制所捕获。我们的研究结果表明,需要进一步的实验和理论研究超流稳定性。
2021-10-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Acoustic white holes in flowing atomic Bose-Einstein condensates
我们研究了稳定流动的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的声学白洞。当上游区域的流速从超音速变为下游区域的亚音速时,得到白洞结构。利用平均场论中的Gross-Pitaevskii方程数值研究了声子波包在白洞视界上的散射,发现了声学白洞的动力学稳定性,以及入射声子波包在视界上的非线性反作用.利用包含量子涨落的截断Wigner方法,数值研究了密度涨落的关联模式。描述了关联声子对的白洞辐射在视界附近的特征,讨论了它与声黑洞的霍金辐射的相似性和不同之处。特别是,一个短波长的功能被确定在密度关联函数,其幅度稳步增长的时间,因为形成的地平线。数值观测定量解释的Bogoliubov量子涨落的分析理论的白洞配置内的阶梯状视界近似的装置。
2010-09-30 cond-mat.quant-gas gr-qc hep-th
Rotational properties of superfluid Fermi-Bose mixtures in a tight toroidal trap
我们考虑一个玻色-爱因斯坦凝聚体与一对费米超流体的混合物,被限制在一个环势中。我们从两个云的基态开始,确定它们的相分离和相共存的制度之间的边界。然后,我们转向系统的旋转响应。在相分离区,我们有质心激发。当两种物质共存时,光谱具有丰富的结构,由连续和不连续的相变组成。此外,对于一个合理的大的人口不平衡,它开发了一个明确的准周期性的行为,除了由于周期性的边界条件。因此,对于一个组分来说,处于平面波状态是有利的,具有均匀的密度分布,并且问题类似于单组分系统的问题。
2020-07-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineering phase and density of Bose-Einstein condensates in curved waveguides with toroidal topology
本文研究了椭圆度诱导曲率对准一维闭环波导中玻色-爱因斯坦凝聚体的影响,发现曲率与相互作用共同导致密度调制和相位积累现象,为受限几何中量子态的工程化提供了新见解。
2023-10-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Hidden vortices and Feynman rule in Bose-Einstein condensates with density-dependent gauge potential
本研究针对含密度依赖规范势的囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体,数值探究其涡旋成核特性,推导修正的费曼规则并验证,还发现无需势阱旋转仅靠非线性旋转即可成核涡旋。
2024-07-25 cond-mat.quant-gas
Bogoliubov Theory of acoustic Hawking radiation in Bose-Einstein Condensates
本文应用薄玻色-爱因斯坦凝聚体的微观玻戈留波夫理论,分析了在声速视界存在下流动原子凝聚体中的量子涨落和热涨落。对于最简单的阶梯状视界的情况下,封闭形式的解析表达式被发现的光谱分布的模拟霍金辐射和密度关联函数。作为霍金辐射特征的结果而出现的特殊的长距离密度关联被证明是由有限的凝聚初始温度所加强的。分析结果与第一性原理数值计算结果吻合较好。
2009-07-24 cond-mat.quant-gas
Connection between rotation and miscibility in a two-component Bose-Einstein condensate
研究了在环形阱中旋转的两分量玻色-爱因斯坦凝聚体。拓扑约束取决于沿环面圆周的每个分量的密度分布,并且因此可以通过使用费什巴赫共振改变可伸缩性来控制环流的量子化条件。我们发现,系统表现出各种动力学依赖于初始角动量时,可调性的变化。
2010-07-31 cond-mat.quant-gas
Dark soliton collisions in a toroidal Bose-Einstein condensate
研究了径向紧约束的环形势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体中两个灰孤子的动力学行为。Gross-Pitaevskii模拟表明,孤子可以是长寿命的物体,通过许多碰撞过程。我们已经观察到完全不同的行为取决于孤子的速度。非常慢的孤子,通过扰动的静态孤子的轮廓,以恒定的角速度移动,直到它们发生弹性碰撞,并在相反的方向上移动,没有显示出任何迹象,降低其能量。在这种情况下,密度凹口总是很好地分离,前沿是尖锐和直的。快孤子在凹口周围形成涡旋,在碰撞过程中起着重要作用。我们已经发现,在这些过程中,孤子失去能量,因为输出的速度比输入的速度大。为了研究灰孤子的动力学,我们用一个与孤子速度有关的自由参数来模拟灰孤子态。我们进一步分析了在这个自由参数下的能量、孤子速度和转折点,发现其主要特征与无限一维系统一致。
2016-01-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Projected Gross-Pitaevskii equation for ring-shaped Bose-Einstein condensates
我们提出了一个替代的实施方案的投影Gross-Pitaevskki方程适用于数值模拟的原子玻色-爱因斯坦凝聚体被困在一个环形形状的潜力。我们提出了一个准确和有效的计划,以评估所需的矩阵元素和计算的物质波场的时间演化。我们分析的稳定性和准确性的平衡和非平衡的解决方案,在一个环形的陷阱与最近的实验实现相应的额外的势垒。
2020-06-13 cond-mat.quant-gas
Collective Excitation Interferometry with a Toroidal Bose-Einstein Condensate
使用捕获和引导原子干涉仪的紧凑型惯性传感方案的精度受到由捕获势和相互作用引起的不受控制的相位误差的限制。在这里,我们提出了一个声学干涉仪,使用声波在一个环形的玻色-爱因斯坦凝聚体来测量旋转,我们实验证明了这种类型的干涉仪的几个关键方面。我们使用空间图案化的光束,以激发反传播的声波内的凝聚和使用\emph{in situ}吸收成像来表征其演变。我们提出了一种分析技术,通过该技术,我们分别提取的驻波声学模式的振荡频率,在捕获电位的静态缺陷所造成的频率分裂,以及由于旋转的驻波图案的特征进动。在解析和数值计算的支持下,我们解释了我们的测量中的噪声,这是占主导地位的原子散粒噪声,在旋转噪声。虽然我们的声学干涉传感器在$\sim \mbox{rad}\, \mbox{s}^{-1}/\sqrt{\mbox{Hz}}$水平上的噪声由于快速的声学阻尼和小的阱半径而很高,但是概念验证设备确实以比自由下落原子干涉仪高$10^4 - 10^6$倍的密度和小$10^9$倍的体积操作。
2014-06-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Persistent currents in two-component condensates in a toroidal trap
研究了环形阱中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中持续流在混溶和不混溶两种状态下的稳定性。在混溶制度,我们表明,超流衰减与自旋密度Bogoliubov模式的线性不稳定性。我们发现一个区域的部分稳定,在那里的流量是稳定的,而在少数组件中衰减。我们还描述了两个组件之间的相对速度大的动力学不稳定性出现。在不混溶制度的稳定性标准进行了修改,并取决于特定的密度分布的两个组件。两个组件之间的相干耦合的效果进行了讨论。
2014-04-03 cond-mat.quant-gas
Persistent Currents in Toroidal Dipolar Supersolids
本文研究了一个囚禁在环形几何中的偶极玻色-爱因斯坦凝聚体的转动性质。通过研究旋转坐标系下和固定角动量下的基态,我们观察到凝聚体在超流或超固相中的作用方式有明显的不同。我们发现,有趣的是,环形偶极冷凝物可以支持超固体持续电流发生在局部最小值的基态能量作为角动量的函数,其中该状态有一个涡旋的解决方案中的超流组件的冷凝物。这种状态的衰变被一个屏障阻止,该屏障部分由一部分冷凝物模仿固体旋转的状态组成,旋转方向与涡旋方向相反。此外,旋转的环形超固体表现出滞后行为,这是定性不同的取决于超流部分的冷凝物。
2020-03-13 cond-mat.quant-gas
Analogues of Josephson junctions and black hole event horizons in atomic Bose-Einstein condensates
我们研究了相干耦合原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的动力学过程。本文对环形和哑铃形结构中的约瑟夫森效应进行了理论研究。揭示了观测约瑟夫森效应的条件。我们发现,即使在超音速原子流中,环形凝聚体中的多电荷持续电流也是鲁棒的。在数值模拟中观察到了量子化超流中事件视界的声学模拟。这些理论发现为在现有实验装置上研究玻色约瑟夫森结和霍金辐射的声学模拟的量子方面开辟了前景。
2018-05-02 cond-mat.quant-gas
Stable Hopf solitons in rotating Bose-Einstein condensates
我们揭示了在旋转的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中,霍普夫孤子是可以稳定的。Hopfion是一个带有两个独立缠绕数的物质波涡旋复合体。这样的拓扑孤子结构的结果从超流体流动的原子同时在极向和环向量子化。在一个耗散平均场模型的框架下,我们观察到不同的不稳定演化方案的Hopfions。在实验可行的条件下,我们证明了Hopf孤子的能量和动力学稳定性。
2015-11-11 cond-mat.quant-gas
Hysteresis and metastability of Bose-Einstein condensed clouds of atoms confined in ring potentials
我们考虑玻色-爱因斯坦凝聚的原子云旋转在一个环面/环形势。假设一维运动,我们评估的临界频率与滞后效应和临界耦合的持续电流的稳定性。我们使用平均场近似和数值对角化的方法进行这些计算的多体哈密顿量,其中包括由于有限的原子数的校正。
2015-02-28 cond-mat.quant-gas
Oscillating superflow in multicomponent Bose-Einstein condensates
针对旋转对称性破缺系统中角动量本征态切换需活化能的问题,研究发现方位角不对称环形势中的多组分玻色-爱因斯坦凝聚超流可在两旋转方向间持续振荡,能量在系统旋转能与组分内相互作用能间循环转换。
2024-07-11 cond-mat.quant-gas
Precursor phenomena of nucleations of quantized vortices in the presence of a uniformly moving obstacle in Bose-Einstein condensates
通过求解Gross-Pitaevskii方程和Bogoliubov方程,研究了二维环面中具有匀速运动高斯势的玻色-爱因斯坦凝聚体的激发和涨落.当电势的移动速度$v$接近临界速度v_c(>0)时,电流亚稳态(对于足够慢的移动电势,其还原到基态)和第一激发态之间的能隙$Δ$消失。我们发现了一个标度律$Δ\propto (1-|v|/v_c)^{1/4}$,这意味着一个特征时间尺度向临界速度发散。在临界速度附近,我们发现,低能量的局部密度波动增强。这些行为可以看作是涡旋形核的前兆现象。
2013-10-19 cond-mat.quant-gas
Persistent current formation in a high-temperature Bose-Einstein condensate: an experimental test for c-field theory
在高温下对环形俘获的玻色-爱因斯坦凝聚体的实验搅拌产生了量子涡旋的无序阵列,其通过热耗散衰变以形成宏观持续电流[T. W. Neely等人arXiv:1204.1102(2012)]。我们进行三维数值模拟的实验序列内的随机投影Gross-Pitaevskii方程从头计算确定的水库参数。我们发现,阻尼和噪声是必不可少的描述高温玻色场的动力学。该理论给出了一个定量的帐户的持续电流的形成,没有拟合参数。
2013-10-24 cond-mat.quant-gas
Phase diagram of the Bose-Hubbard model on a ring-shaped lattice with tunable weak links
受最近在具有可调弱连接的全光阱中环形玻色-爱因斯坦凝聚体实验的启发,我们利用量子蒙特卡罗模拟研究了具有小范围弱跳跃积分的环形晶格上的一维玻色-哈伯德模型.除了通常的Mott绝缘相和超流相外,我们还发现了一个具有局部Mott区域的可压缩非超流相。这种“局部莫特”相在相图的一个大区域中延伸。这些结果表明,绝缘和导电相可以通过一个局部参数进行调谐,这可能会提供一个新的见解原子电子器件的设计。
2013-05-24 cond-mat.quant-gas
On the role of interactions in trans-sonically flowing atomic condensates
我们提供了一个流动的原子玻色-爱因斯坦凝聚体的物理学的联合数值分析研究的外部陷阱和一个步骤的潜力,加速原子的凝聚创造一对相邻的黑洞和白洞的视野。特别是,我们专注于快速增长的密度调制模式,出现在超音速区域,实验观察到的功能,与黑洞激光现象。对相互作用在这一过程中的作用的直接评估表明,实验数据的解释是原子波的线性干涉,而不是集体效应。我们的结论进一步支持的薛定谔方程的艾里波函数的解析解。
2021-04-09 cond-mat.quant-gas gr-qc
Engineering Dark Solitary waves in Ring-Trap Bose-Einstein condensates
我们证明了在一个现实的环形几何约束的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中产生准稳定的反向传播孤子结构的可行性,并确定其实验观察的最佳参数制度。使用密度工程,我们在数值上确定不同的制度的新兴宏观激发的运动,包括沿方位角环方向的孤子运动,这样的结构保持可见的多次碰撞后,即使在存在的热波动,蜿蜒的不稳定性,导致衰减的激发成涡旋结构。我们的分析,考虑了平均场效应和波动,是基于环陷阱的Murray等人的几何结构。物理。修订。A 88 053615 2013。
2016-01-22 cond-mat.quant-gas
Odd-petal states and persistent flows in spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates
研究了二维环形阱中Rashba自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的相图。在不混溶的制度,我们发现一个方位角周期性的密度分布,与周期性高度可调的自旋-轨道耦合强度的函数,这有利于在每个组件中的奇数花瓣。这允许可以创建各种各样的状态。我们进一步表明,在混溶制度,这两个组件拥有的状态与持续流与它们之间的单位缠绕数的差异,这些缠绕数的绝对值取决于自旋轨道耦合强度。奇瓣和持续流态的所有特征都可以用一个简单而有效的模型来解释。
2017-04-18 cond-mat.quant-gas
Stability of nonstationary states of spin-1 Bose-Einstein condensates
利用Bogoliubov分析方法研究了自旋为1的均匀玻色-爱因斯坦凝聚体在定常参考系中非定常态的稳定性。特别是,外部磁场的影响进行了检查。发现非零磁场在$^{23}$ Na凝聚体中引入不稳定性。这种不稳定性的波长可以通过调节磁场的强度来控制。在$^{87}$ Rb凝聚体中,这种不稳定性在磁场为零时已经存在。此外,一个稳定的凝聚体的大小的解析界被发现,并提出了一个条件的有效性的单模近似。讨论了该系统在环形阱中的实现,并对系统的全时发展进行了模拟。
2011-10-31 cond-mat.quant-gas
Counter-flow instability of a quantum mixture of two superfluids
我们研究了两种相互作用的逆流超流体混合物的不稳定性。对于一个均匀系统,我们表明,超流流体动力学导致存在的动力学不稳定性的相对速度$v_{cr}$的临界值。当种间耦合较小时,临界值接近于由两个非耦合超流体的声速之和给出的值$v_{cr}=c_1+c_2$,与最近基于Landau论点的[1]的预测一致。明确讨论了物种间耦合的临界速度的关键依赖。我们的结果与以前的预测弱相互作用玻色玻色混合物,并适用于玻色费米超流混合物以及。横向捕获的混合物的稳定性的结果也被提出。
2014-11-27 cond-mat.quant-gas
Diffused vorticity and moment of inertia of a spin-orbit coupled Bose-Einstein condensate
通过发展旋量超流体的流体动力学理论,我们计算了自旋轨道耦合下简谐囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体的转动惯量。我们表明,与流体的旋转速度场表现出扩散涡,在相反的无旋行为特征的超流体。拉曼诱导和Rashba自旋轨道耦合被认为是。在第一种情况下,转动惯量在平面波和单个最小相位之间的过渡处取刚性值,而在后一种情况下,刚性值在各向同性Rashba耦合的极限下实现。提出了一种产生流体的刚性转动并测量其转动惯量的方法。讨论了环形几何中拉曼诱导自旋轨道耦合引起的循环量子$h/m$的猝灭。
2017-05-16 cond-mat.quant-gas
Rotating Bose-Einstein condensates with a finite number of atoms confined in a ring potential: Spontaneous symmetry breaking, beyond the mean-field approximation
基于最近对玻色-爱因斯坦凝聚原子在环形/超环面阱中旋转的实验研究,我们研究了在周期边界条件下,原子数$N$的有限性对角动量期望值一定的最低能量态的影响.为了解决这个问题,我们开发了一个通用的策略,考虑多体哈密顿本征态的线性叠加,我们从平均场近似中提取的振幅。这种多体态打破了哈密顿量的对称性,它在$N$中具有与平均场态和哈密顿量的相应本征态相同的前导级能量,但是它在$N$中具有较低的次前导级能量,因此它在能量上是有利的。
2016-11-28 cond-mat.quant-gas
Persistent superfluid flow arising from the He-McKellar-Wilkens effect in molecular dipolar condensates
我们表明,He-McKellar-Wilkens效应可以诱导一个持续的流动中的玻色-爱因斯坦凝聚体的极性分子被限制在一个环形陷阱,通过电偶极矩介导的偶极相互作用。对于具有磁偶极矩的原子的玻色-爱因斯坦凝聚体,我们表明,虽然理论上可以通过Aharonov-Casher效应诱导持续流动,但所需的电场强度是禁止的。我们还概述了一个实验的几何形状,专门用于观察的He-McKellar-Wilkens效应在toroidally-trapped冷凝。
2016-06-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Breakdown of the superfluidity of a matter wave in a random environment
本文考虑了一种被引导的玻色-爱因斯坦物质波流过无序势。我们确定了超流性破裂的临界速度,并计算了它的统计性质。它们被证明是连接到随机电位的极值。讨论了该物理学的实验实现。
2010-07-07 cond-mat.quant-gas
Dynamics of kicked spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates
研究了紧约束环形阱中自旋-轨道耦合(SOC)作用下受激赝自旋1/2玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的动力学行为.系统表现出不同的动力学行为取决于SOC之间的竞争,踢强度,踢周期和原子间的相互作用。对于弱反冲强度,随着SOC的增加,两组分的密度分布由重叠对称分布演变为交错反对称分布,能量演化经历了由准周期运动到调制量子拍频的转变。对于较大的反冲强度,随着SOC强度的增加,密度分布由重叠对称变为交错不规则,能量演化经历了从准周期运动到动力学局域化的转变。此外,在弱SOC情况下,反冲周期的增加导致系统从量子拍频到Rabi振荡的转变,而在强SOC情况下,系统表现出复杂的准周期运动.
2021-07-04 cond-mat.quant-gas
Dimensional reduction in Bose-Einstein condensed clouds of atoms confined in tight potentials of any geometry and any interaction strength
受玻色-爱因斯坦凝聚原子在各种几何形状(细长和/或环形/环状)的紧阱势中进行的大量实验的启发,我们发展了一种通用的方法,使我们能够将相应的序参量的三维Gross-Pitaevskii方程简化为有效的一维方程,考虑到相互作用(即,可变地处理横向轮廓的宽度)和俘获电势的曲率。作为我们模型的一个应用,我们考虑了在环形囚禁势中旋转的原子。我们评估的最低能量状态的角动量的一个固定值内的各种近似的有效的一维模型,并比较我们的结果与三维问题的完全解决方案,从而得到我们的模型的准确性的证据。
2017-01-28 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph