Interaction-induced exotic vortex states in an optical lattice clock with spin-orbit coupling
最近的一个实验[L。F. Livi等人，物理修订信函117，220401（2016）]，我们研究了具有自旋轨道耦合的一维光晶格时钟中相互作用费米子的基态性质。由于电子态和超精细自旋态在钟态流形中可以被视为沿着不同合成维度的有效位，因此系统可以被认为是多个具有均匀磁通量的两条腿的梯子，穿过每个梯子的格片。由于轨道间的自旋交换相互作用在时钟状态流形耦合在一起的个人梯子，我们表明，奇异的相互作用诱导的涡旋状态出现在耦合的梯子系统，与现有的相位解耦的梯子，并导致丰富的相图。采用密度矩阵重整化群方法绘制了相图，详细研究了各相的电流和密度-密度关联。我们的结果揭示了相互作用对自旋轨道耦合系统的影响，特别是对正在进行的探索自旋轨道耦合光晶格时钟。
2017-09-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Exotic quantum spin models in spin-orbit-coupled Mott insulators
我们研究了Mott绝缘体区自旋轨道耦合光晶格中的冷原子。我们利用Peierls代换和“局域Wannier态方法”计算了相应紧束缚模型的参数，导出了费米子和玻色子的低能自旋哈密顿量。自旋哈密顿量是海森堡模型、量子罗盘模型和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的结合，具有丰富的经典相图，包含共线、螺旋和涡旋相。
2012-05-09 cond-mat.quant-gas
Dirac monopoles with polar-core vortex induced by spin-orbit coupling in spinor Bose-Einstein condensates
在铁磁玻色-爱因斯坦凝聚体中，我们报道了自旋-轨道耦合诱导的具有极核涡旋的狄拉克磁单极子，它们沿着垂直轴附着在两条节涡线上。这些磁单极子在实验时间尺度上更稳定，可以通过直接成像涡旋线来检测。随着自旋轨道耦合强度的增加，具有涡旋的狄拉克磁单极子可以转变为具有正方晶格的狄拉克磁单极子。在存在自旋轨道耦合的情况下，增加相互作用的强度可以诱导从具有极核涡旋的狄拉克单极子到具有Mermin-Ho涡旋的狄拉克单极子的循环相变.自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体不仅为研究奇异磁单极子和相关的相变提供了一个新的平台，而且在四极场关闭后仍能保持稳定的磁单极子.
2016-08-18 cond-mat.quant-gas
Quantum vortex dipole as a probe of the normal component distribution
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文利用含时密度泛函理论研究了零温自旋不平衡Fermi超流体中量子涡旋偶极子的动力学，发现其轨迹受自旋极化分布影响，证实了零温下正常组分空间非均匀，可作为探测奇异超流相的灵敏探针。
2025-11-04 cond-mat.quant-gas
Dynamical Transition of Quantum Vortex-Pair Annihilation in a Bose-Einstein Condensate
本研究在无边界准二维玻色-爱因斯坦凝聚体中发现了涡旋对湮灭从四体到三体的动力学转变，其取决于初始涡旋对密度和临界声波能量，揭示了涡旋能量耗散的基本机制。
2024-07-19 cond-mat.quant-gas
Supercurrents and tunneling in massive many-vortex necklaces and star-lattices
本文研究Bose-Einstein凝聚体混合物中有质量多涡旋构型的稳定性与动力学，揭示填充组分在项链和星形晶格中的无序及近周期玻色子隧穿。
2025-08-03 cond-mat.quant-gas
Ground-state multiquantum vortices in rotating two-species superfluids
我们数值计算表明，旋转，谐波捕获的混合物的两个玻色-爱因斯坦凝聚超流体，相反，其单物种对应物，包含一个多重量子化的涡旋系统的基态。这个巨涡旋可以在没有任何伴随的单量子涡旋的情况下出现，可以是无核的或者有一个空核，并且可以在$^{87}$ Rb- $^{41}$ K玻色-爱因斯坦凝聚体中实现。我们的研究结果不仅提供了一个罕见的例子，一个稳定的，孤立的多量子涡旋，但也揭示了异国情调的物理起源于多个共存，成分不同的凝聚在一个系统。
2015-04-09 cond-mat.quant-gas
Skyrmionic vortex lattices in coherently coupled three-component Bose-Einstein condensates
数值计算表明，谐波捕获和相干拉比耦合的三分量玻色-爱因斯坦凝聚体在其旋转基态可以托管非常规的涡旋晶格。所发现的晶格包括正方形和锯齿形图案，涡旋二聚体和链，以及双量子化涡旋，它们可以根据skyrmionic拓扑指数进行定量分类，该指数考虑到系统的多组分性质。奇异的基态晶格的出现是由于密度-密度排斥相互作用和拉比耦合的复杂相互作用，以及无处不在的组件之间的相位挫折。在受挫状态下，即使在强拉比耦合下，相对相位中的畴壁也可以在一些组件之间持续存在，而在其他组件之间消失。因此，在这个极限下，三组分凝聚体有效地接近只有密度-密度相互作用的双组分凝聚体。然而，在中等拉比耦合强度，我们面临着独特的涡旋物理，既不发生在两个组件的对应，也不是在纯粹的密度-密度耦合的三个组件系统。
2016-08-13 cond-mat.quant-gas
Roadmap to vortex nucleation below critical rotation frequency in a dipolar Bose-Einstein condensate
本文研究偶极BEC在低于临界旋转频率时通过调节s波散射长度和极化角等动态方案实现涡旋成核，为未来实验提供基准。
2024-08-30 cond-mat.quant-gas
Vortex lattice in spin-imbalanced unitary Fermi gas
研究了自旋不平衡旋转幺正费米气体的性质。使用密度泛函理论（DFT），我们提供了洞察作为一个结果之间的竞争Abrikosov晶格形成，空间相分离和Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）状态的出现的状态。实验数据的对抗[M. Zwierlein等人，Science 311，492（2006）]与理论预测提供了显著的定性一致。如果气体被限制在一个谐波陷阱，相分离成一个超流核心人口的Abrikosov晶格和自旋极化的电晕是占主导地位的过程。将限制改变为盒状陷阱，恢复了组件的空间位置：处于正常状态的气体被量子涡旋穿过的超流体包围。涡旋晶格不再具有三角对称性，奇异几何的出现可能是系统中类FFLO态形成的间接标志。
2021-11-08 cond-mat.quant-gas
Robust Vortex Lines, Vortex Rings and Hopfions in 3D Bose-Einstein Condensates
进行了系统的Bogoliubov-de Gennes谱分析，我们说明，固定涡线，涡环和更奇特的状态，如hopfions，是强大的三维原子玻色-爱因斯坦凝聚体，大参数间隔。重要的是，我们发现，可以稳定在一个简单的抛物型陷阱，而不需要陷阱旋转或非均匀的相互作用。我们补充我们的谱分析，通过研究这样的稳态的动态，我们发现它们是强大的对初始状态的显着扰动。在不稳定的制度，我们不仅确定了不稳定的模式，如四极或六极模式，但我们也观察到相应的不稳定动力学。此外，深入到M-F体系，我们研究了涡旋环和Hopfions的类粒子行为。
2015-10-14 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Topological defects in rotating spin-orbit-coupled dipolar spin-1 Bose-Einstein condensates
本文研究了自旋轨道耦合（SOC）和偶极-偶极相互作用（DDI）下自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在旋转谐波加四次势阱中的拓扑缺陷和自旋结构.分析了SOC、DDI和转动对系统基态相位的综合影响。我们的研究结果表明，对于固定的旋转频率的结构相变可以通过调整的SOC和DDI的幅度来实现。作为SOC和DDI强度的函数给出了基态相图。结果表明，该系统呈现出丰富的量子相，包括具有孤立密度峰的涡弦相、具有孤立密度峰的三角形（正方形）涡格相、棋盘格相以及具有隐藏涡旋和反涡旋的条纹相.对于给定的SOC和DDI强度，系统可以显示出五角形的DPs涡格，DPs涡项链，以及由多层可见涡项链、一个隐藏的巨涡和隐藏的涡项链组成的奇异拓扑结构，取决于旋转频率.此外，该系统还维持着迷人的新自旋纹理和skyrmion激发，如反kyrmion对，反kyrmion-半-反kyrmion（antiskyrmion-antiseron）簇，skyrmion-antiskyrmion晶格，skyrmion-antiskyrmion簇，skyrmion-antiskyrmion-meron-antiseron晶格，双层半-反kyrmion项链和复合巨-反kyrmion-antiseron项链。
2020-10-26 cond-mat.quant-gas
Dark Superradiance in Cavity-Coupled Polar Molecular Bose-Einstein Condensates
本文提出在微波腔耦合极性分子系统中实现暗超辐射到常规超辐射的相变，通过腔介导排斥与偶极吸引竞争产生涡旋等量子相，并验证凝聚体稳定性。
2025-04-25 cond-mat.quant-gas
Vortex patterns in moderately rotating Bose-condensed gas
利用精确对角化方法，研究了$N$无自旋粒子在准二维简谐势阱中通过有限程高斯势相互排斥作用的旋转玻色凝聚气体中涡旋斑图的多体基态.在量子化总角动量$L_{z}$的给定子空间中对角化$N$体哈密顿矩阵，得到最低能量本征态。进一步，通过计算相应的条件概率分布，分析了这些本征态的内部结构。具体地说，量子力学稳定以及不稳定的状态，在一个共同旋转的框架中检查在适度的旋转制度对应的角动量$4N \le L_{z} < 5N$的$N=16$玻色子。为了响应外部施加的旋转，形成单量子化涡旋的图案，形成在陷阱中心具有中心涡旋的正则多边形。不稳定状态的内部结构揭示了结构性相变的涡旋进入、成核和斑图形成的机制，即冷凝物从一个稳定的涡旋状态到另一个稳定的涡旋状态。观察到了与$p=5$和$p=6$具有离散$p$ -折旋转对称性的稳定多边形涡斑图.在热力学极限下，具有$p=6$对称性的六角涡旋模式是单量子化涡旋三角形涡旋晶格的先驱。对于不稳定态，由于单个涡旋位置的不确定性，涡旋图案的量子熔化，也作了简要的讨论。
2016-01-25 cond-mat.quant-gas
Quantum phases of spin-orbital-angular-momentum coupled bosonic gases in optical lattices
自旋轨道耦合在理解奇异量子相中起着重要的作用。在这项工作中，我们提出了一个计划，结合自旋轨道角动量（SOAM）耦合和强关联的超冷原子气体。这种设置的基本成分是SOAM耦合和拉曼诱导的自旋翻转跳跃的相互作用，由耦合不同超精细自旋状态的激光器设计。在只存在SOAM耦合的情况下，我们发现在Mott绝缘区有丰富的量子相，这些量子相支持不同类型的自旋缺陷，如自旋涡旋和反铁磁核被外自旋涡旋包围的复合涡旋。基于一个有效的交换模型，我们发现，这些竞争的自旋纹理的Dzyaloshinskiii-Moriya和海森堡交换相互作用的相互作用的结果。在SOAM耦合和拉曼诱导自旋翻转跳跃的同时存在下，出现了更多的多体相，包括倾斜反铁磁相和条纹相。我们的预测表明，SOAM耦合可以诱导丰富的异国情调的多体相位在强相互作用的制度。
2022-06-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
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
Realization of 2D Spin-orbit Interaction and Exotic Topological Orders in Cold Atoms
手征$p+ip$超导体或超流体的涡旋核中存在Majorana零束缚模，这种零束缚模可以通过二维（2D）自旋-轨道（SO）耦合从s波对态驱动.本文提出了一种基于冷原子平台在蓝失谐正方形光晶格中产生二维SO相互作用的新方案，并在实验参数范围内预测了量子反常霍尔效应和手征拓扑超流相.这为在冷原子系统中观察非阿贝尔拓扑序开辟了一个新的方向，具有实验可行性。
2013-10-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
Vortex patterns of atomic Bose-Einstein condensates in a density-dependent gauge potential
我们从理论上研究了准二维超冷玻色子气体的涡旋态，在密度依赖的规范势作用下，实现了原子凝聚体的有效非线性旋转，这也是目前超冷原子实验技术所能达到的。非线性旋转具有双重效应;除了扭曲凝聚体的形状外，它还导致不均匀的涡度，从而产生新的形态和拓扑状态，包括不遵循标准Abrikosov结果的环涡排列。还探索了被困涡旋的动力学，由于缺乏全球实验室参考系，这与刚体旋转的情况不同。
2020-07-29 cond-mat.quant-gas hep-th nlin.PS
Vortex Dynamics of Rotating Bose-Einstein Condensate of Microcavity Polaritons
在这项工作中，我们执行的旋转，谐波捕获，玻色-爱因斯坦凝聚体的微腔极化激元的数值研究。开发了求解复杂Gross-Pitaevskii方程的有效数值方法（工具箱）。使用这种方法，我们调查的行为如何形成的内部的冷凝物的涡的数量的变化，作为各种系统参数的变化。与原子凝聚相比，我们发现，存在一个（实验上可实现的）参数值的范围内，所有的漩涡可以使消失，即使有一个高的旋转。我们进一步探讨了这个区域如何通过其他自由参数进行调谐，并讨论了这项研究如何有助于实现极化激元的合成磁场，从而为实现量子霍尔物理和许多其他奇异现象铺平了道路。
2015-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Exotic Quantum States in Spin-1 Bose-Einstein Condensate with Spin-Orbit Coupling in Concentric Annular Traps
该研究探究了具有自旋轨道耦合的自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体在同心环形势阱中的基态奇异量子态，揭示了反铁磁和铁磁情况下的多种密度/自旋分布模式及密度-相位分离现象，为量子态操控和量子计量提供了参考。
2025-04-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
