Imprinting persistent currents in tunable fermionic rings
环形几何中的持续电流在揭示超导体和介观电子系统的量子相位相干性方面发挥了重要作用。多重连接陷阱中的超冷原子气体也表现出长寿命的超电流，并且在超流体动力学的基础研究和原子电子电路的原型中引起了很大的兴趣。在这里，我们报告的实现超导均匀，可调费米子环。我们获得精致，快速控制量化的持续电流在所有制度的BCS-BEC交叉通过一个通用的相位印记技术，实现按需循环$w$高达9。高保真读出的超流循环状态是通过利用干涉仪协议，这也产生了本地信息的超流相周围的环。在没有外部扰动的情况下，我们发现诱导的亚稳态超电流与原子样品一样长寿。相反，我们通过在环中插入一个小障碍物来触发和检查超电流衰减。对于高于临界值的循环，观察到量子化电流经由涡旋的发射而耗散，即，量化相位滑移，我们直接图像，在良好的协议与数值模拟。超流变得不稳定的临界环量被发现完全依赖于相互作用强度，取其最大值的酉费米气体。我们的研究结果表明，在宏观量子系统中的量子化集体激发的快速和准确的控制，并建立强相互作用的费米超流体作为原子电子学应用的优秀候选人。
2023-01-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Multiply quantized vortices in fermionic superfluids: angular momentum, unpaired fermions, and spectral asymmetry
本文计算了在轴对称多重量子化涡旋存在下s波成对超流体的轨道角动量$L_z$。对于涡的缠绕数$|k| > 1$，我们发现，在弱配对BCS制度$L_z$是显着减少从它的值$\hbar N k/2$在玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）制度，其中$N$是费米子的总数。这种偏差的结果从BCS基态，这是由于沿涡旋子隙态的光谱流的结果出现的未成对费米子的存在。我们支持我们的结果分析和数值求解Bogoliubov-de-Gennes方程的弱配对BCS制度。
2017-08-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stability of persistent currents in spinor Bose-Einstein condensates
最近的一个实验[S。Beattie，S.莫尔德河J. Fletcher和Z. Hadzibabic，PRL 110，025301（2013）]，我们研究了光学捕获在环形几何结构中的原子旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的超流。在耗散平均场方法中，我们在适合实验的条件下模拟了双组分凝聚体。在定性协议的实验结果，我们观察到持续的电流，如果自旋人口的不平衡高于一些明确定义的“临界”值。三重电荷涡旋以量子化的步骤衰减。涡线从环的中心通过冷凝环中动态产生的区域逸出，其中一种组分的密度降低，另一种组分的原子填充。涡旋离开环状的高密度区，最后衰减成元激发。
2013-09-16 cond-mat.quant-gas
Persistent currents in rings of ultracold fermionic atoms
我们已经产生了被困在环中的超冷费米子原子的持续电流，在强相互作用机制下，其寿命大于10秒。这些电流在足够低的温度下保持稳定，进入BCS状态。我们通过改变相互作用强度来驱动循环的BCS超流进入正常相并返回，发现量子化超流重新出现的概率对正常相所花费的时间和最小相互作用强度显着不敏感。排除自发电流形成我们的实验条件后，我们认为，超流的再现是由于弱阻尼正常电流在此限制。这些结果表明，具有可调相互作用的超冷费米子原子可以用来创建类似于以前用弱相互作用玻色子原子创建的物质波电路。
2022-01-12 cond-mat.quant-gas
Injection of orbital angular momentum and storage of quantized vortices in polariton superfluids
我们报告的实验研究和理论建模的旋转极化激元超流体依赖于一个创新的方法注入角动量。这种新颖的多泵浦注入方法使用四个相干激光器排列成正方形，共振地产生四个向内传播的极化激元种群。对超流的传播方向的控制允许注入可控的非量化量的光学角动量。当中心的密度低到足以忽略极化激元-极化激元相互作用时，与干涉图样相关的光学奇点在相位中可见。在强非线性极化激元-极化激元相互作用产生的超流区，干涉图样消失，只有同号涡旋存在。值得注意的是，可以通过控制由泵注入的角动量来控制超流区域内的涡流的数量。
2016-04-18 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
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
Stability of persistent currents in open-dissipative quantum fluids
稳定持续电流的现象是一系列物理系统中超流研究的核心。虽然所有以前的理论研究的超流体流动的环形几何形状集中在保守的系统，在这里，我们扩展的持续电流的稳定性分析开放耗散激子极化激元超流体。通过考虑光诱导环形阱中的激子-极化激元凝聚，我们确定了初始施加的非零轨道角动量流的稳定性条件。我们表明，理论和数值计算，该系统可以维持亚稳态持续电流在一个大的参数区域，并描述了由于动力学不稳定性的超电流衰减的情况。
2014-08-07 cond-mat.quant-gas
Angular momentum in interacting many-body systems hides in phantom vortices
在超冷原子气体等量子系统中，涡旋对于角动量是必不可少的。玻色子系统中量子化涡度的存在促进了Gross-Pitaevskii平均场近似的发展。然而，量子关联的出现丰富了有限的、相互作用的多体系统中角动量的真实动力学，比如被困的玻色-爱因斯坦凝聚体，量子关联的描述需要更精细的方法。在这里，我们从理论上研究了全多体动力学的收购角动量的气体超冷玻色子在二维使用标准的旋转过程。我们证明了存在一种新的模式的量子化涡，我们的术语$\textit{phantom vortex}$，相反，传统的平均场涡，可以检测到的拓扑缺陷的空间相干性，但$\textit{not}$的密度。我们描述了以前未知的多体机制的涡旋成核，并表明，角动量是隐藏在幻影涡旋模式，到目前为止，似乎已经逃避实验检测。
2016-12-06 cond-mat.quant-gas
Selective Rotation and Attractive Persistent Currents in Anti-Dipolar Ring Supersolids
研究反偶极环凝聚体形成的层状超固体，揭示其能量–角动量色散与持续电流特征，并通过非对称弱连接实现不同层的超流体或刚体旋转选择。
2024-02-29 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
Tunneling of persistent currents in coupled ring-shaped Bose-Einstein condensates
环形几何原子气体实验研究的长足进展为研究超流态的基本性质和创建原子电子电路的新配置开辟了新的前景。特别是，原子玻色-爱因斯坦凝聚体装载在双环陷阱建议考虑隧道动力学耦合凝聚体之间的不同角动量的可能性。因此，我们解决了隧道在一对同轴的环形冷凝分开的水平势垒。一个弱耦合截断（有限模式）Galerkin模型和直接数值模拟的基础三维Gross-Pitaevskii方程用于分析隧道超流驱动的初始不平衡的环的原子布居。通过玻色-约瑟夫森结的超流强烈的影响持续电流是目前在环。得到了耦合环中粒子数不平衡和角动量的约瑟夫森振荡。另一方面，隧道流的方位角结构意味着形成约瑟夫森涡旋（磁通）与零净电流通过结的混合状态，建立在耦合环中的反向旋转持续电流。
2019-09-24 cond-mat.quant-gas
Mixtures of Bose Gases Confined in a Ring Potential
两种可区分的玻色气体的混合物，被限制在一个环势的旋转特性提供了新的物理效应，我们在这项研究中证明。持久电流被证明是稳定的范围内的人口之间的不平衡的两个组件在低角动量。在较高的角动量值下，即使第二种原子的少量混合物也会使持续电流变得非常脆弱。
2009-09-03 cond-mat.quant-gas
Exploring vortex formation in rotating Bose-Einstein condensates beyond mean-field regime
旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的一个显著效应是产生具有不同结构的量子化涡旋。用平均场论描述的涡旋的形成只在弱相互作用的范围内是有效的.对强相互作用BEC丰富多样的物理学的探索需要一种更普遍的方法。本研究从一般的从头算多体理论的角度探讨了强相互作用和快速旋转的BEC涡旋的形成。我们证明，量子化涡旋形成了各种结构，这些结构是由角动量和多体相互作用之间复杂的相互作用产生的。我们研究了角速度和相互作用能对涡旋形成的不同影响。我们的分析表明，虽然角旋转一般会增加涡流的形成，相互作用可以增强以及阻碍涡流的生产。
2022-04-05 cond-mat.quant-gas
Observation of the Einstein-de Haas Effect in a Bose-Einstein condensate
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Nagoya University（名古屋大学）；University of Tokyo（东京大学）
该研究首次在自旋-偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到爱因斯坦-德哈斯效应，通过相干角动量转移产生量子化涡旋，并发现内禀磁偶极-偶极相互作用导致凝聚体对称性从球对称动态破缺为轴对称。
2025-10-10 cond-mat.quant-gas
Interaction-enhanced flow of a polariton persistent current in a ring
研究了环形几何中激子-极化激元循环流动的量子流体力学性质。我们考虑一个共振激发方案，其中旋量极化激元流体设置为运动的两个组件的自旋到轨道角动量转换。我们表明，该方案允许控制流体的缠绕数，并创建两个循环状态不同的两个单位的角动量。然后，我们考虑的无序势，这是总是存在于现实的纳米结构的效果。我们表明，一个顺利的障碍是有效地筛选极化激元-极化激元相互作用，产生极化激元超流性的签名。这种效应让人联想到超导回路中的超电流。
2017-07-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Temperature induced decay of persistent currents in a superfluid ultracold gas
研究了温度对环形玻色-爱因斯坦凝聚体中量子化持续电流态寿命的影响。当温度升高时，我们发现持续电流寿命降低。将我们测得的衰变率与热激活和量子隧穿的简单模型进行比较，我们没有发现一致性。我们还测量了超流环中磁滞回线的大小作为温度的函数，使我们能够提取临界速度。测得的临界速度强烈依赖于温度，接近零温度的平均场解的温度降低。这表明临界速度的适当定义必须包含热涨落的作用，这在传统理论中没有明确包含。
2016-12-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Persistent currents in a strongly interacting multicomponent Bose gas on a ring
本文利用 Bethe Ansatz 精确解研究一维环阱中强排斥两组分 Bose-Bose 混合物的持续电流，揭示人工规范场导致的基态交换对称性改变及分数角动量与减小周期性。
2022-11-28 cond-mat.quant-gas
Observation of a partially rotating superfluid of exciton-polariton
装有粘性流体的容器的旋转形成涡流，该涡流随着角速度的增加而增长。然而，超流体本质上不同于这些正常流体，因为它的旋转是量子化的。即使一个超流体容器在旋转，流体本身也会保持静止，直到达到临界速度。超过临界速度后，所有的粒子会突然聚集起来，每个粒子都获得一个$\hbar$的角动量，并形成一个量子化的涡旋。结果，超流体的旋转增加了总的角动量$N\hbar$。本文证明了激子-极化激元超流体可以分裂为无旋部分和有旋部分。两种状态之间的相对比例可以通过泵浦光的功率或光斑尺寸来控制。因此，激子-极化激元超流体的角动量可以从零到$N\hbar$连续调谐。这一惊人的观察结果为研究具有激子-极化激元的超流体的非平衡性质奠定了基础。
2020-10-20 cond-mat.quant-gas
Torquing the Condensate: Angular Momentum Transport in Bose-Einstein Condensates by Solitonic "Corkscrew"
当旋转的经典液滴合并在一起时，由于液滴界面处的粘性剪切流，角动量可以从一个平流输送到另一个。在无粘量子流体如玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中，相应的机制是什么仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告我们的理论研究的初始静态BEC合并与旋转BEC在三维空间中沿旋转轴。我们表明，孤立子片类似于一个“螺旋”自发出现在界面处。观察到角动量以恒定速率快速转移，普遍与初始角动量密度成正比。引人注目的是，这种转移不一定涉及流体平流或量子化涡旋的漂移。我们发现，孤子螺旋可以施加一个扭矩，直接创建角动量在静态BEC和湮灭角动量在旋转BEC。揭示这种有趣的角动量输运机制可能有助于我们理解各种相干物质波系统，从芯片上的原子电子学到宇宙尺度上的暗物质玻色-爱因斯坦凝聚体。
2019-09-17 cond-mat.quant-gas
Hysteresis in a quantized, superfluid atomtronic circuit
原子电子学是一个新兴的跨学科领域，通过创建超冷原子（通常是超流体）在电子中扮演类似电子的角色的设备和电路来寻求新的功能。滞后广泛用于电子电路中，它在超导电路中经常被观察到，并且在射频超导量子干涉器件[SQUID]中是必不可少的。此外，磁滞现象与量子化持续电流、临界速度和约瑟夫森效应一样，是超流性（和超导性）的基础。然而，尽管有多个理论预测，滞后以前没有观察到任何超流体，原子气体玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。在这里，我们证明了滞后在一个量子化的atomtronic电路：一个环的超流BEC阻碍旋转弱链接。我们直接检测量子化循环状态之间的滞后，与超流液氦实验观察到的滞后直接在系统中的量子化的流量不能被观察到，并间接在系统中，表现出量子化的流量。我们的技术使我们能够调整磁滞回线的大小，并考虑基本的激励，伴随着滞后。结果表明，相关的激励参与滞后涡，并表明耗散起着重要的作用的动力学。原子电子电路中的受控滞后可能被证明是实际设备开发的关键特征，就像它在像存储器、数字噪声滤波器（例如，施密特触发器）和磁力计（例如，SQUID）。
2014-10-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Response of a dipolar BEC to Laguerre-Gaussian beam driven STIRAP
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
研究通过STIRAP将拉盖尔-高斯光束的轨道角动量相干转移至准二维偶极玻色-爱因斯坦凝聚体，发现转移效率和涡旋稳定性强烈依赖于偶极BEC的超流、液滴和超固态相。
2026-06-09 cond-mat.quant-gas
Josephson vortices and persistent current in a double-ring supersolid system
Lund University（隆德大学）；Universität Stuttgart（斯图加特大学）
研究径向耦合同心环状势阱中超冷偶极原子的超流-超固态相变，揭示旋转诱导的密度调制、持续电流以及中心涡旋和约瑟夫森涡旋的成核机制，并通过膨胀干涉图样区分不同涡旋构型。
2025-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantized vortices in interacting gauge theories
本文考虑一个由二能级原子组成的二维弱相互作用超冷玻色气体。我们研究了一个合成的密度依赖规范场的影响，产生于激光物质耦合在绝热极限与激光配置，使单粒子零级矢量位对应于一个恒定的合成磁场。我们发现了一种新的奇异类型的电流非线性的Gross-Pitaevskii方程的影响的动态的序参量的凝聚体。我们调查这个系统的旋转特性，特别关注的物理条件，使成核的一个量子化的涡旋在系统中积极有利的非旋转的解决方案。我们指出，对这种新的非线性可以给出两种不同的物理解释：第一，它可以看作是平均场耦合常数的局部修正，其值取决于凝聚体的角动量。其次，它可以被解释为一个密度调制的角速度给云。从这两个角度来看这个问题，我们分析了使单个涡旋态能量有利的物理条件。在B-F极限下，我们证明了新的非线性效应会引起凝聚态的旋转，而从非旋转态到旋转态的转变依赖于云的密度.
2015-09-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Flux tube clustering from magnetic coupling of adjacent type-I and -II superconductors in a neutron star: persistent gravitational radiation
本研究修正中子星超导区域锐利界面近似，纳入磁排斥效应发现磁通管簇集特性，表明簇集涡旋的引力波应变高于均匀分布情况，特定条件下接近现有探测器灵敏度极限。
2025-04-24 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Transfer of orbital angular momentum superposition from asymmetric Laguerre-Gaussian beam to Bose-Einstein Condensate
本文建立了非对称拉盖尔-高斯（aLG）光束与谐波阱中原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的微观相互作用理论。这里的不对称性被引入到LG光束考虑在笛卡尔平面中的复值移位，保持光束的轴和它的涡旋状态同轴的陷阱轴的BEC。由于包含非对称性质，在光束中产生多个量化循环。我们展示了如何将这些量子化的环流转移到BEC导致叠加的物质涡旋状态。计算的拉比频率的偶极以及四极跃迁在传输过程中显示出明显的变化与光束的移位参数。在特定的位移参数范围内，与对称单轨道角动量（OAM）模式光束相比，高涡度状态下的四极拉比频率显著增强.我们还展示了不同位移参数下物质涡旋态叠加的变化，并观察到其与LG模叠加相比的明显特征。叠加态的一阶空间相关性支持这一特征，并突出了沿表面正交方向的横向相干程度的不对称性。
2019-07-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Molecular state in a spin-orbital-angular-momentum coupled Fermi gas
研究了费米子自旋轨道角动量耦合量子气体中的两体束缚态。两种不同的配置被认为是：一个有吸引力的$s$波相互作用存在于两个自旋物种之间的SOAM耦合;和一个原子与SOAM耦合的内部自旋与另一个原子的状态选择性相互作用。对于这两种情况，我们确定了有限总角动量分子态出现的条件，这些量子化总角动量的分子态对应于相应费米超流体中SOAM耦合诱导的涡旋。我们建议用拉盖尔-高斯激光通过拉曼光谱检测分子。由于分子态可以在超流温度以上形成，它们为SOAM耦合下的潜在配对机制的研究提供了一条实验上更容易获得的途径。
2022-03-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Acceleration-induced transport of quantum vortices in joined atomtronic circuits
本研究探讨加速度对连接环形玻色-爱因斯坦凝聚体中持久流转移的影响，发现加速度导致涡旋单向转移，并提出超冷双环加速度计概念。
2025-06-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Angular topological superfluid and topological vortex in an ultracold Fermi gas
研究表明，超冷费米气体在自旋-轨道-角动量耦合（SOAMC）作用下的配对可以获得以量子化角自由度为编码的拓扑特征。由此产生的拓扑超流体与自旋轨道耦合的一维费米气体中的对应物是角模拟，但其特征在于角动量空间中定义的Zak相。在调整SOAMC参数时，拓扑相变发生，这是伴随着准粒子激发间隙的关闭。值得注意的是，拓扑涡旋态也可以通过变形费米表面来稳定，这在坐标和角动量空间中都是拓扑非平凡的，为量子信息和量子控制提供了有趣的应用潜力。我们讨论了如何在实验上检测拓扑相变和奇异涡旋态。
2022-07-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Topological spinor vortex matter on spherical surface induced by non-Abelian spin-orbital-angular-momentum coupling
我们提供了一个明确的方法来实现非阿贝尔自旋轨道角动量（SOAM）耦合的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体使用磁梯度耦合。对于高阶厄米-高斯光束可寻址的球面阱，我们证明了该系统支持携带不同总角动量$\mathbf{J}$的各种简并基态，并且简并度可以通过改变SOAM耦合的强度来调节.对于弱相互作用的旋量凝聚体与$f=1$，系统支持各种亚铁磁相和亚极性态描述的量子化的总平均角动量$|\langle \mathbf{J} \rangle|$。讨论了具有$Z_2$对称性的极性态和自旋涡旋缺陷形成的汤姆逊晶格。该系统可用于制备各种具有非平凡拓扑结构的稳定自旋涡旋态，并可作为研究基态简并度可调的中性原子强关联物理的平台。
2019-07-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Driving quantized vortices with quantum vacuum fluctuations
我们建议使用一个旋转的波纹材料板，以搅拌，通过Casimir-Polder相互作用，在谐波捕获的玻色-爱因斯坦凝聚体的量子化涡旋。凝结体内这种涡旋的出现无法用基于成对求和方法或邻近力近似的卡西米尔-波尔德势计算来解释。因此，它似乎是一个真正的签名的非平凡的几何效应的电磁真空波动，这充分利用了超流体性质的样品。为了定量地讨论Casimir驱动涡旋的产生，我们导出了光栅前原子感受到的Casimir-Polder势的精确非微扰理论。我们的数值计算结果表明，所产生的量子真空扭矩是强大的，足以提供一个非接触式的角动量转移到冷凝物，并在现实的实验条件下，在分离距离约$3$微米产生量子化的旋涡。
2010-11-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamic generation of superflow in a fermionic ring through phase imprinting
该研究利用 Bogolioubov-de Gennes 形式体系分析费米子环中相位印记产生量子化持续电流的动力学，揭示相互作用、初始配对态及 Feshbach 共振调谐对超流形成的影响。
2025-01-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Generating Giant Vortex in a Fermi Superfluid via Spin-Orbital-Angular-Momentum Coupling
在最近的玻色-爱因斯坦凝聚体实验中已经实现了自旋-轨道-角动量（SOAM）耦合[Chen等人，物理修订信函121，113204（2018）和Zhang等人，物理修订版信函122，110402（2019）]，其中印在玻色子上的轨道角动量导致量子化涡旋。对于费米子来说，这种奇异的合成规范场可以为迷人的配对方案和丰富的超流体相提供肥沃的土壤，这些都有待探索。在这里，我们展示了SOAM耦合如何通过一种独特的机制，可以被视为角度模拟费米表面变形下的自旋-轨道耦合诱导的富尔德-费雷尔态的费米超流体中的涡旋稳定。值得注意的是，涡旋的大小与产生SOAM耦合的拉曼激光器的束腰相当，这通常比以前在费米超流体中观察到的涡旋大得多。这些巨涡旋态具有可调的尺寸和核心结构，为费米超流体中的拓扑缺陷提供了前所未有的实验途径。
2021-01-04 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
