Atomic topological quantum matter using synthetic dimensions
本文围绕超冷原子气体中拓扑态实现的研究热点，介绍了利用非空间自由度编码的合成维度简化规范场模拟、获取奇异拓扑态的思路，综述了领域进展并展望了相互作用系统的研究方向。
2023-12-13 cond-mat.quant-gas
Topological properties of a dense atomic lattice gas
研究了稠密二维原子格子气中拓扑相的存在性。原子与辐射场的耦合引起耗散和非平凡的相干长程交换相互作用，其形式超越了简单的幂律。远场项的潜力-这是特别相关的原子分离可比的原子过渡波长-可以引起能量谱与单边发散的布里渊区。这种长程相互作用的性质还有另一个重要的后果：它可以打破拓扑绝缘体中标准的体-边界关系。我们表明，拓扑性质，如运输的激发沿边缘的晶格是强大的晶格缺陷和耗散的存在。后者是特别相关的耗散和连贯的相互作用是不可避免地连接在我们的设置。
2017-03-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Z_2 Topological Insulators in Ultracold Atomic Gases
本文描述了如何利用光修整技术产生具有非平凡Z_2拓扑序的超冷原子的能带结构。通过对光场的简单条件，时间反演对称性得以保持。我们首先展示了如何构建光晶格，从而在二维中产生Z_2拓扑绝缘体。然后，我们描述了一个一般的方法，用于建设的三维Z_2拓扑绝缘体。我们的方法的一个中心特点是一种新的方式来理解Z_2拓扑绝缘体从近自由电子限制。
2011-12-20 cond-mat.quant-gas
Observation of the topological Anderson insulator in disordered atomic wires
拓扑和无序有着深刻的联系，并对量子输运产生了丰富的综合影响。为了探索这些联系，我们基于激光驱动超冷原子的离散动量态耦合，通过光谱哈密顿工程合成了具有可控无序的一维手征对称线.我们通过测量从猝灭动力学中提取的堆密度的平均手性位移来表征系统的拓扑结构。我们发现的拓扑安德森绝缘体相，其中的能带结构，否则平凡的线驱动拓扑的存在下，添加的障碍的证据。此外，我们还观察到拓扑线对弱无序的鲁棒性，并测量了在强无序存在下向平凡相的转变。在这个量子模拟平台中的原子相互作用将使未来实现强相互作用的拓扑流体。
2018-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas 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
Laughlin's topological charge pump in an atomic Hall cylinder
发生在二维电子气体中的量子霍尔效应首先由劳克林解释，他设想了一个思想实验，为我们理解拓扑量子物质奠定了基础。他的提议是基于一个由轴向磁场周期性驱动的量子霍尔圆柱体，导致电子的量子化运动。我们实现了这一里程碑式的实验与超冷气体的镝原子，被编码在电子自旋和轴向场的激光诱导的自旋轨道耦合的相位控制的循环尺寸。我们的实验提供了量子霍尔绝缘体的非平凡拓扑结构的直接表现，并可以推广到强关联拓扑系统。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Antiferromagnetic topological insulators in cold atomic gases
我们提出了一个自旋相关的光晶格势，实现了一个三维反铁磁拓扑绝缘体在冷的气体中，两个状态的费米子，如碱土金属，以及一个模型，描述了这种潜力的紧束缚极限。我们讨论了物理上可观察到的气体的反应，可以验证这个阶段的存在。我们还指出如何利用这个模型来获得具有非零陈数的二维平坦带。
2012-05-10 cond-mat.quant-gas
Topological Fulde-Ferrell superfluid in spin-orbit coupled atomic Fermi gases
在S波费什巴赫共振附近具有相等Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的一维原子费米气体中，我们从理论上预言了一种新的拓扑物质--拓扑非均匀Fulde-Ferrell超流体.这种自旋-轨道耦合费米系统的实现最近已经通过使用双光子拉曼过程被证明，并且额外的一维限制很容易使用紧密的二维光晶格来实现。拓扑Fulde-Ferrell超流相的特征是具有非零的质心动量和非平凡的Berry相。通过调谐拉比频率和拉曼激光束的失谐，我们表明，这样一个奇异的拓扑相位占据了参数空间的重要部分，因此它可以很容易地观察到实验，通过使用，例如，动量分辨和空间分辨射频光谱。
2013-09-01 cond-mat.quant-gas
High-order topological quantum optics in ultracold atomic metasurfaces
光晶格中的超冷原子阵列是拓扑光子学与量子光学相结合的一个极好的平台。在这里，我们研究高阶拓扑量子光学的超冷原子元表面旨在模仿二维的Su-Schrieffer-Heeger模型。我们发现，存在的长程相互作用超越最近邻的导致孤立的角态的带隙中，并显示一个角落的原子可以通过这些非平凡状态的激光驱动器远离它。我们证明了Purcell因子可以作为一个强大的工具来检查拓扑边和角状态的存在。我们预测拓扑边缘态可以介导两个远程杂质量子发射器之间的强相干相互作用，同时由于高阶拓扑结构而抑制耗散损耗，产生鲁棒和长寿命的量子纠缠，而不需要额外的光子结构。
2021-08-03 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Topological superfluid in one-dimensional spin-orbit coupled atomic Fermi gases
ARC量子原子光学卓越中心，原子光学和超快光谱中心，斯威本科技大学，墨尔本3122，澳大利亚
2012-01-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Realizing one-dimensional topological superfluids with ultracold atomic gases
我们提出了一个实验实现的拓扑超流体与超冷费米子原子。利用光学超晶格将一维费米子原子气体和二维凝聚Feshbach分子超流体并置。后者作为一个库珀对水库，并有效地诱导超流间隙的一维系统。结合一维管中自旋相关的光晶格和激光诱导原子隧穿，我们得到了拓扑超流相。在与分子场弱耦合的情况下，对于均匀气体，原子系统等价于Kitaev的p波超流体模型。利用数值计算，我们表明，拓扑超流是强大的微扰极限之外，并在存在一个谐波陷阱。最后，我们描述了如何研究位于拓扑超流边界的Majorana费米子的一些物理性质。特别是，我们讨论了如何准备和检测一个给定的马约拉纳边缘状态。
2012-10-02 cond-mat.quant-gas
Topological Gapless Matters in Three-dimensional Ultracold Atomic Gases
三维拓扑无隙物质具有定义在动量空间中的闭流形上的拓扑不变量所保护的无隙简并性，在从凝聚态材料到超冷原子气体的各个领域都引起了相当大的兴趣。超冷原子气体作为一种高度可控、无无序的体系，为模拟拓扑无带隙物质提供了一个通用的平台。本文综述了近年来三维冷原子系统中拓扑无带隙现象的研究进展。主要研究了冷原子中的Weyl点、结构（Ⅱ型）Weyl点、Dirac点、结环和Weyl例外环。由于冷原子中的相互作用可以通过费什巴赫共振来控制，本文综述了吸引相互作用超流体和非相互作用冷原子气体超流体的研究进展。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Generalized lattice Wilson-Dirac fermions in (1+1) dimensions for atomic quantum simulation and topological phases
狄拉克费米子是高能物理和拓扑绝缘体物理中出现的重要基本粒子。特别地，一维格点系统中的狄拉克费米子表现出拓扑物理的基本性质。然而，该系统尚未在实验中进行量子模拟。本文提出了一维广义格点Wilson-Dirac费米子模型，并研究了它的拓扑相结构。我们展示了该模型的原子量子模拟器的实验装置，其中使用了两个具有相同倾斜度的平行光晶格来捕获冷费米子原子和激光辅助跳跃方案。有趣的是，我们发现，该模型具有非平凡的拓扑相位，其特征在于无间隙的边缘模式和一个有限的绕组数在广泛的制度的参数空间。有些相图与Haldron模型的相图非常相似。我们还讨论了广义Wilson-Dirac费米子系统的拓扑电荷泵和格点Gross-Neveu模型。
2018-07-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-lat
Synthetic non-Abelian topological charges in ultracold atomic gases
本文提出在超冷原子气体中通过人工自旋-轨道耦合合成非阿贝尔四元数荷的理论框架，揭示拓扑边缘模与能带拓扑的对应关系，并为观测由非守恒乘法关系决定的界面模提供可行方案。
2024-08-29 cond-mat.quant-gas
Preparing Atomic Topological Quantum Matter by Adiabatic Nonunitary Dynamics
由于在合成材料中实现量子物质的低温态的突出挑战，我们提出并研究了一种实验可行的方案来制备拓扑态，如Chern绝缘体。根据定义，这样的（非对称保护的）拓扑相位在封闭系统中不经历相变就不能获得，这在很大程度上阻止了它们在相干动力学中的制备。为了克服这一根本性的警告，我们建议耦合的目标系统的共轭系统，以便准备一个对称性保护的拓扑相位在一个扩展的系统，间歇性地打破保护对称性。最后，放弃解耦的共轭系统，从而投影到目标系统中的期望拓扑状态。通过构造，该协议可以立即推广到可逆拓扑相类，其特征在于存在一个逆拓扑序。我们说明了我们的研究结果与微观模拟的实验现实的超冷费米子原子在一个驱动的自旋相关的六角光晶格的陈绝缘体模型。
2020-01-17 cond-mat.quant-gas
Topological Devil's staircase in atomic two-leg ladders
我们表明，在一维拓扑阶段的层次结构-拓扑魔鬼的楼梯-可以出现在相互作用系统中的分数填充分数，其单粒子能带结构描述了拓扑或晶体拓扑绝缘体。专注于BDI类中的一个具体例子，我们提出了一个基于玻色子化的场论参数，该参数表明系统如何作为填充分数的函数，承载一系列密度波。随后，基于数值研究的低位能谱，Wilczek-Zee相位，纠缠谱，我们表明，它们是对称保护的拓扑相位。与非相互作用极限形成鲜明对比的是，这些拓扑密度波不遵循体积-边缘对应关系，因为它们的边缘模式是有间隙的。然后，我们讨论这些结果是如何立即适用于模型中的AIII类，和晶体拓扑绝缘体的反转对称性保护。我们的研究结果是直接相关的冷原子实验与碱土金属原子在光晶格，其中的能带结构的属性，我们利用最近已经实现。
2019-05-06 cond-mat.quant-gas
Topological Superfluid in one-dimensional Ultracold Atomic System with Spin-Orbit Coupling
当超冷原子系统中出现$d_{x^{2}-y^{2}}$波超流时，我们提出了一个支持Majorana费米子的一维哈密顿量$H_{1D}$，并得到了时间反演不变和时间反演破缺两种情况下的相分离图.从相分离图中，我们发现在拓扑超流区存在单个的Majorana费米子，通过调节化学势$μ$和自旋轨道耦合$α_{R}$，我们可以到达这个区域.更重要的是，近年来人工合成规范场的实验成果已经在超冷原子中实现了自旋-轨道耦合，因此，$H_{1D}$描述的一维超冷原子系统是寻找神秘的Majorana费米子的一个很有希望的平台。
2012-03-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Topological stirring of two-dimensional atomic Bose-Einstein condensates
通过移动三个激光搅拌器，将涡旋搅拌成准二维原子玻色-爱因斯坦凝聚体。我们采用搅拌协议介绍Boyland等。等人（2000），其有效地在经典流体中建立拓扑混沌，并被分类为伪Anosov搅拌协议。这些相比，他们的效率低下的混合同行，有限阶搅拌协议。我们调查，如果效率低下的搅拌协议的结果在一个更集群的分布的漩涡。涡旋在凝聚体中“混合”或分布的效率对于研究连续强迫量子湍流的动力学和湍流二维超流体中逆级联的存在是重要的。
2013-10-15 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Noise-induced topological transformations of vortex solitons in optical fibers filled with a cold atomic gas
我们考虑了在光抽运的情况下，在填充冷原子气体的空芯光纤中，光涡旋孤子的形成和传播受光和温度相关的原子涨落的影响。我们展示了不同的微扰引起的完全破坏和光滑变换的局部光学结构在空芯光纤中的拓扑特性。已确定的最大水平的光学和原子的波动，在该孤子制度可以保持。对这些水平的估计显示了在小于玻色-爱因斯坦凝聚体的临界温度的温度下观察光纤的芯填充气体中的光学涡旋孤子的机会。
2013-08-28 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
