Spontaneous Magnetic Ordering in a Ferromagnetic Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensate
基于Gross-Pitaevskii和Bogoliubov理论研究了具有磁偶极-偶极相互作用（MDDI）的自旋1铁磁玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋动力学.我们发现，各种磁结构，如棋盘和条纹出现在动力学过程中，由于自旋交换相互作用，MDDI，二次塞曼和有限尺寸效应的综合影响，以及非平稳的初始条件。然而，伯克利小组观察到的短程磁序[Phys. Rev. Lett. { \bf 100}，170403（2008）]在我们的计算中没有完全再现;顺序的周期性相差三倍，并且棋盘图案最终在我们的数值模拟中消失。差异的可能原因进行了讨论。
2010-06-24 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
Spontaneously axisymmetry breaking phase in a binary mixture of spinor Bose-Einstein condensates
研究了两个自旋为1的原子混合玻色-爱因斯坦凝聚体在弱磁场作用下的基态相。由于种内和种间自旋交换相互作用和线性塞曼位移的竞争，发现基态包含一个破轴对称（BA）相。这是在对比的情况下，一个单一的物种自旋-1凝聚，其中的轴对称破缺的结果之间的竞争的线性和二次塞曼位移和物种内的铁磁相互作用。所有其他剩余的混合物的基态阶段被发现保持轴对称。进一步详细讨论了它们的基态相图，并计算了它们的Bogoliubov激发谱.对于BA相，存在三种试图恢复U（1）和SO（2）对称性的Goldstone模。
2010-11-02 cond-mat.quant-gas
Spontaneous symmetry breaking in spinor Bose-Einstein condensates
本文提出了一个理论分析旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中自旋动力学和自发对称性破缺的解析模型。这使得一个很好的直观的理解的过程，并提供了良好的定量协议与实验结果物理评论快报。105，135302（2010）中所述。结果表明，在不稳定的塞曼态mF=0（|0>）可以通过近似状态的有效捕获势来理解。|+-1>，具有圆柱形盒电势。这些原子对的产生效率的共振可以追溯到这种限制的激发模式。这些激发模式的理解允许对称性破缺机制的详细表征，显示如何双重自发破缺的空间和自旋对称性可以发生。此外，还详细介绍了旋量量子气体的制备和分析的实验方法。
2013-09-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Landau versus Spin Superfluidity in Spinor Bose-Einstein Condensates
我们考虑自旋为1/2的玻色-爱因斯坦凝聚体，它最初是在一个自旋投影中制备的。在这样一个系统中存在的两个渠道的激发（即密度和自旋波）进行了讨论，我们展示了如何纯自旋波可以激发在局部磁缺陷的存在。我们分析了自旋激发在朗道超流性判据中所起的作用，并证明了反铁磁凝聚体不存在绝对超流性。在铁磁的情况下，我们确定了两个临界速度的超流性的崩溃。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall 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
Spin-orbit-coupled spinor gap solitons in Bose-Einstein condensates
在实验上实现了自旋1自旋轨道耦合旋量玻色-爱因斯坦凝聚体。我们在这个实验可实现的光晶格系统中研究了自旋轨道耦合的旋量间隙孤子。自旋轨道耦合的自旋相关宇称对称性对带隙孤子的性质起着重要的作用。我们发现了两类具有相反自旋宇称的孤子，并利用谐波势阱代替光晶格的近似模型，证明了这两类孤子的物理起源。对于较大的负二次塞曼位移，我们还发现了一类由于铁磁旋量相互作用而自发破坏自旋相关宇称对称性的带隙孤子。
2023-02-10 cond-mat.quant-gas
Rotonlike instability and pattern formation in spinor Bose-Einstein condensates
我们发现，在一个简单的模型与纯接触相互作用的反铁磁自旋-1凝聚体的亚稳相可以表现出一个rotonlike的激发光谱中的最小值。磁场的引入引起了旋转模的不稳定性，这可以导致规则的周期性，多边形，多面体或结晶图案的自发出现，如截断维格纳近似内的数值模拟所示。根据能量守恒定律和自旋守恒定律，对类旋不稳定性的发生给出了解释。
2010-06-15 cond-mat.quant-gas
Ultrafast coherent control of spinor Bose-Einstein condensates using stimulated Raman adiabatic passage
我们提出了利用受激拉曼绝热通道（STIRAP）来提供一种快速高保真的方法来实现旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的SU（2）旋转。过去的演示BEC光学控制遭受的困难所产生的集体增强的自发发射和低效率的双光子跃迁起源于选择规则。我们在这里提出了一个新的计划，允许任意相干旋转的两个组件的BEC，同时克服这些问题。数值试验表明，对于\ce{^{87}Rb}的BEC，$ 10^4 $原子和$ \SI{1}{\micro\second} $的门时间，由于自发发射的退相干可以被抑制到可以忽略不计的值。
2016-09-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Antiferromagnetic Spatial Ordering in a Quenched One-dimensional Spinor Gas
我们在实验上观察到钠旋量玻色-爱因斯坦凝聚体在磁相变中自发反铁磁空间有序的出现。对于二次塞曼位移的负值，最初在F = 1，mF = 0状态下制备的气体坍缩成所有3个自旋投影的动态演变叠加，mF = 0，+/-1。淬火引起了丰富的，非平衡的行为，其中既有磁自旋波和磁自旋波产生。我们通过两个粒子之间的关联在每对自旋态的原子的时空演化的特点。这揭示了自旋相关动力学和自旋布居动力学之间的巨大差异。
2012-12-10 cond-mat.quant-gas
Condensing magnons in a degenerate ferromagnetic spinor Bose gas
我们观察到在$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
Spontaneous Crystallization of Skyrmions and Fractional Vortices in the Fast-rotating and Rapidly-quenched Spin-1 Bose-Einstein Condensates
我们研究了自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体在快速旋转和快速热猝灭的共同作用下自发产生的结晶拓扑缺陷。通过求解随机投影的Gross-Pitaevskii方程，我们证明了当系统达到平衡时，在铁磁和反铁磁旋量BEC中分别可以形成六方晶格的skyrmions和正方晶格的半量子化涡旋，并可以用偏振相关的相衬方法成像.
2011-05-31 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
Symmetry-restoring quantum phase transition in a two-dimensional spinor condensate
已知自旋为1的原子的玻色-爱因斯坦凝聚体存在于两种不同的相中，两者都具有自发破缺的自旋-旋转对称性，铁磁凝聚体和极性凝聚体。在这里，我们表明，在两个空间维度，它是可能实现的量子相变从一个极性凝聚到一个单态相位对称下旋转的自旋空间。这可以通过使用粒子密度作为调谐参数来完成。从高密度的极性相开始，系统可以被调谐到强耦合的中间密度点，在该点处发生向对称相的相变。通过进一步降低粒子密度，对称相可以连续变形为单重态原子对的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们计算的区域的参数空间，这样的分子相是稳定的崩溃。
2018-12-02 cond-mat.quant-gas
Spontaneous pattern formation in an anti-ferromagnetic quantum gas
自发斑图形成是自然界中普遍存在的现象，例子从瑞利-贝纳德对流到复杂生物体从单个细胞中出现。在物理系统中，斑图形成通常与平移对称性的自发破缺有关，并且与其他的对称破缺现象密切相关，其中（反）铁磁性是一个突出的例子。事实上，磁性斑图形成已经在固态材料和经典液体中被广泛研究。在这里，我们报告的自发形成的波状磁图案的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体，扩展到量子气体领域的研究。我们观察到的特征模式在很宽的范围内的磁场作为一个控制参数。我们的测量链接斑图形成在这些量子系统中的特定的不稳定模式可从线性稳定性分析。这些研究为对称性破缺的受控研究和量子域结构的出现开辟了新的前景。
2009-04-15 cond-mat.quant-gas
Spinor polariton condensates under nonresonant pumping: Steady states and elementary excitations
基于耦合到自旋非极化库速率方程的驱动耗散Gross-Pitaevskii方程，我们从理论上研究了非共振泵浦下的旋量极化激元凝聚。我们发现均匀极化激元凝聚体可以从自旋非极化相（线性极化）过渡到自旋极化相（椭圆极化），这取决于交叉自旋与同自旋相互作用以及线性极化分裂。在这两个阶段中，我们使用Bogoliubov方法研究基本激发，在一个政权的总激子密度的衰减率在水库跨越从慢到快的限制。根据储层参数，全局相模式可以是扩散的或间隙的。相反，相对相位模总是具有带隙能量，在自旋非极化相无阻尼，但在自旋极化相弱阻尼。在自旋非极化阶段，尽管泵浦和衰减，两种模式都是线性极化的。然而，在自旋极化阶段，模式极化可以显着影响水库和强烈依赖于凝聚体的圆偏振度。有趣的是，我们证明了相对相位模式的Bogoliubov光谱的“鬼”分支可以在光致发光发射中可视化，与全局相位模式的光谱区分开来，从而允许实验观察，当旋量极化激元凝聚物是椭圆偏振的。
2017-10-24 cond-mat.quant-gas
Symmetry breaking and entropy production during the evolution of spinor Bose-Einstein condensate driven by coherent atom beam
自旋态简并的旋量凝聚体为研究量子力学和统计物理的边缘问题提供了一个独特的平台。研究了凝聚态在相干原子束散射下的演化。计算了随时间变化的磁化强度、纠缠熵、热熵和熵产生率。在演化过程中发现了一种新的自发对称性破缺现象，表明入射原子束的自旋相干态可以控制凝聚态的自旋分布，从而为研究凝聚态的自旋分布提供了一种新的途径
2019-09-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dissipation-assisted coherence formation in a spinor quantum gas
耗散影响所有现实世界的物理系统，通常会导致能量或粒子损失，限制过程的效率。耗散也可以导致耗散结构的形成或引起量子退相干。量子退相干和耗散是量子信息处理的关键。一方面，这种效应会使实现量子计算变得更加困难，但另一方面，耗散可以促进量子相干性并提供对系统的控制。这是后一种途径--如何利用耗散来促进量子系统的相干性--在这项工作中进行了探索。本文报道了自旋为2的87 Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的耗散.通过实验和数值模拟，我们证明了自旋相关的粒子耗散可以引起量子相干性，并导致自发形成磁本征态。虽然原子自旋之间的相互作用不是铁磁性的，但自旋相关的耗散增强了五个磁子级之间的相对相位的同步，这种效应促进了磁化。
2018-09-04 cond-mat.quant-gas
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
Spontaneous PT symmetry breaking of a ferromagnetic superfluid in a gradient field
研究了铁磁旋量玻色-爱因斯坦凝聚体与磁场梯度的相互作用。磁场梯度实现自旋-位置耦合，其明确地破坏时间反演对称性T和空间宇称P，但保留组合的PT对称性。我们观察到使用数值模拟，一阶相变自发打破这一剩余的对称性。向低梯度相的过渡，其中梯度效应被铁磁相互作用冻结，表明高相干磁传感器不受梯度失相影响的可能性。
2015-09-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Frustrated Bose-Einstein condensates with non-collinear orbital ordering
本文研究了三维立方光晶格中具有轨道自由度的非常规玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），它产生了传统标量和旋量BEC所没有的各种奇异特征.轨道角动量矩是在晶格位置上自发地破坏时间反演对称性而形成的。此外，他们表现出轨道挫折和发展的手性有序选择的“秩序从无序”的机制。
2012-08-19 cond-mat.quant-gas
Emission of Spin-correlated Matter-wave Jets from Spinor Bose-Einstein Condensates
报道了在$^7$ Li原子强铁磁旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到的物质波喷注发射。具有$|{F=1,m_F=1}\rangle$和$|{F=1,m_F=-1}\rangle$自旋状态的定向原子束从$|{F=1,m_F=0}\rangle$状态凝聚体产生，反之亦然。这是集体自旋混合散射事件的结果，其中自发产生的具有相反动量的原子对在穿过凝聚体时促进了额外的自旋混合碰撞。不同自旋态的物质波喷流（$|{F=1,m_F=\pm1}\rangle$）可以是具有类空分离的宏观Einstein-Podolsky-Rosen态。利用每个自旋态的角关联函数研究了它的自旋-动量关联。旋转自旋轴，自旋间和自旋内动量相关峰显示出高对比度的振荡，表明原子系综的集体相干性。我们提供的数值计算，描述了在定量水平上的实验结果，并可以确定其纠缠后100毫秒的长时间的飞行时间。
2021-02-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Magnetization Oscillation of a Spinor Condensate Induced by Magnetic Field Gradient
研究了自旋为1的超冷原子在具有场梯度$m=ρ_{+}-ρ_{-}$的弱非均匀磁场中的自旋混合动力学.在平均场论中，对铁磁和极性相互作用两种情况下的$m_F=0$塞曼分量$ρ_{0}$以及系统磁化强度$m$的动力学进行了说明.我们发现系统磁化的动力学可以在类似于双阱的约瑟夫森振荡和有趣的自陷机制之间进行调节，即自旋混合动力学维持自发磁化。同时，在极性相互作用的情况下，$ρ_0$的动力学可以充分抑制初始不平衡的数量分布。在初始分布平衡的情况下，极性相互作用会出现磁化强度的拍频振荡，而铁磁相互作用则消失。
2011-05-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chiral spin superfluidity and spontaneous spin Hall effect of interacting bosons
近年来，在光晶格中对超冷原子的实验中，利用简并双阱结构在动量空间中合成了多种可调谐能带。单粒子谱中的这种简并强烈地增强了量子涨落，并可能导致奇异的多体基态。在这里，我们考虑了弱相互作用的旋量玻色气体，发现了一个普遍的量子“无序有序”现象，它选择了一种新的具有自发反常自旋霍尔效应和动量空间反铁磁性等显著性质的手征自旋超流体.对于六角晶格中受激狄拉克带中的玻色子，这样的状态支持实空间中交错的自旋环流。我们发现布洛赫振荡提供了一个强大的动力学途径，量子态制备这样的手征自旋超流体。我们的预测可以很容易地测试在自旋分辨飞行时间的实验。
2014-05-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Condensation and thermalization of an easy-plane ferromagnet in a spinor Bose gas
对自旋的广泛控制使得自旋电子学成为未来可扩展量子器件的有希望的候选者。对于自旋超流体系统的产生，有必要详细了解相干性和弛豫的建立。然而，为了确定稳健的相干特性和忠实地见证热化的相关参数，需要直接访问空间和时间分辨的自旋观测值。在这里，我们研究的热化的易平面铁磁体采用均匀的一维旋量玻色气体。建立在原始控制的准备和读出，我们证明了动态出现的自旋场的长程相干性和验证自旋超流性的实验测试朗道的标准。我们揭示了紧急准粒子的结构：一个“无质量”（希格斯）模式，和两个“无质量”（戈德斯通）模式-明确的和自发对称性破缺的后果，分别。我们的实验允许第一次观察到热化的易平面铁磁玻色气体，我们发现协议的相关动量分辨可观的热预测从底层微观模型内的Bogoliubov近似。我们的方法和结果铺平了道路，在大型磁自旋系统的凝聚动力学的定量理解和纠缠和拓扑激发的作用，其热化的研究。
2022-05-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamic formation of quasicondensate and spontaneous vortices in a strongly interacting Fermi gas
本文报道了在强相互作用费米气体中，通过降低俘获势，对超流转变温度$T_c$范围内的猝灭动力学的实验研究。在幺正和BEC区域中，当温度显著高于$T_c$时，非零准凝聚数$N_0$揭示了赝能隙物理.在$T_c$以下，$N_0$的快速增长伴随着数十个涡流的自发产生。我们观察到幂律缩放的涡旋密度与准冷凝物形成时间，与Kibble-Zurek理论。我们的工作为利用猝灭动力学研究涌现的多体物理提供了一个范例，为研究强相互作用费米气体中的量子湍流奠定了基础。
2021-12-17 cond-mat.quant-gas quant-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
Emergent quantum field theories on curved spacetimes in spinor Bose-Einstein condensates: from scalar to Proca fields
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
研究通过自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的激发，推导出在曲速声学时空中的涌现相对论量子场理论，探讨自旋自由度对质量矢量和标量场的影响，以及通过淬灭二次Zeeman系数或磁场梯度产生Proca子态。
2025-10-23 cond-mat.quant-gas gr-qc hep-th
Bose-Einstein Condensation versus Dicke-Hepp-Lieb Transition in an Optical Cavity
本文给出了单模光腔中理想玻色气体在横向激光驱动下的玻色-爱因斯坦凝聚与Dicke-Hepp-Lieb自组织跃迁之间相互作用的精确解.基于一个有效的行动的方法，我们确定了在任意温度下，它具有一个双临界点的过渡交叉的完整的相图。我们计算了在自发周期密度调制相位中原子的动态能带结构和相应的玻色-爱因斯坦凝聚临界温度的抑制。此外，我们还确定了在自组织跃迁附近由于腔光子与原子场的耦合而引起的极化激元谱的演化，这在玻色-爱因斯坦凝聚温度之上和之下是完全不同的.在低温下，Dicke-Hepp-Lieb转变的临界值随温度降低，因此热波动可以增强原子周期性排列的趋势。
2013-05-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Azimuthons and pattern formation in annularly confined exciton-polariton Bose-Einstein condensates
本文对环形光诱导陷阱中由凝聚激子-极化激元形成的双组分（旋量）驱动耗散量子流体的稳态进行了数值分析。我们证明了非相干环形光泵产生的激子-极化激元限制支持存在固定和旋转方位角调制密度的方位角定态。这种状态可以通过具有定义的轨道角动量的相干光脉冲来印记，以及在存在热噪声的情况下自发产生。
2015-11-08 cond-mat.quant-gas nlin.PS
