Motion of ferrodark solitons in trapped superfluids: spin corrections and emergent oscillators
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；University of Otago（奥塔哥大学）
研究铁暗孤子在超流体中的运动，通过自旋修正和涌现势揭示其动力学行为。
2025-12-04 cond-mat.quant-gas nlin.PS
The dynamics of dark solitons in a trapped superfluid Fermi gas
本文研究了超流费米气体中的孤子振荡通过玻色-爱因斯坦凝聚体到Bardeen-Cooper-Schrieffer（BEC-BCS）的渡越。我们推导出一个精确的孤子能量与相位跃变的关系式，从而得到孤子周期的表达式。我们的分析方法是支持模拟的时间相关的Bogoliubov-de Gennes方程，这表明，周期显着增加的孤子变得浅的BCS一侧的共振。最后，我们提出了一个实验协议来测试我们的预测。
2011-04-07 cond-mat.quant-gas
Swallow-tail dispersions of moving solitons in a two-dimensional fermionic superfluid
通过求解Bogoliubov-de Gennes方程，研究了二维费米超流体中运动孤子的色散关系，发现其呈现带有尖点和多分支的燕尾形状，有效质量在尖点处发散变号，此现象源于超流体逆流及不同横向动量的变号贡献。
2024-05-16 cond-mat.quant-gas
Core filling and snaking instability of dark solitons in spin-imbalanced superfluid Fermi gases
利用含时Bogoliubov de Gennes方程研究了三维自旋不平衡超流费米气体中的暗孤子。我们探讨了暗孤子的形状和动力学是如何被填充其低密度核心的过量未成对自旋的存在所改变的。非成对粒子使孤子展宽，抑制横向蛇不稳定性。我们讨论了在冷原子实验中观察这些现象的方法。
2017-06-02 cond-mat.quant-gas
Dark soliton-like magnetic domain walls in a two-dimensional ferromagnetic superfluid
本文报道了自旋为1的均匀铁磁凝聚体中稳定的磁畴壁，其特征是磁化强度具有非零超流密度的暗孤子轮廓。我们找到了一个特定的相互作用参数的比例与无磁场的精确固定的解决方案，并制定了一个准确的解析解适用于整个铁磁相。在没有磁场的情况下，这个畴壁通过$\textrm{SO}(3)$自旋旋转将二元凝聚体中各种不同的孤立子激发联系起来，否则它们是不相连的。值得注意的是，研究准二维（准2D）系统的动力学，我们表明，驻波激发的畴壁振荡没有衰减，是稳定的蛇不稳定。畴壁对于导致磁化垂直增长而保持畴壁不变的模式动态不稳定。在白噪声存在下的实时动力学表明，这种“自旋扭曲”不稳定性不会破坏磁畴壁的拓扑结构。
2021-04-14 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Crossover between snake instability and Josephson instability of dark solitons in superfluid Fermi gases
超流玻色气体中的暗孤子通过蛇不稳定机制衰减，除非它们被强限制。最近在超流费米气体中的实验也解释了通过这种机制的孤子衰变。然而，我们使用有效场数值模拟和微扰分析表明，在BEC和BCS制度的孤子衰减之间存在质的差异。在相互作用区域的BEC侧，序参量的振幅起伏引起了特征蛇形变形，而在BCS侧，相位起伏通过形成局部约瑟夫森电流破坏了孤子核.后一种机制与蛇形不稳定性在性质上是不同的，这种差异应该是实验检测。
2019-01-30 cond-mat.quant-gas
The decay and collisions of dark solitons in superfluid Fermi gases
通过对含时Bogoliubov-de Gennes方程的数值模拟，研究了超流费米气体中孤子通过玻色-爱因斯坦凝聚体到Bardeen-Cooper-Schrieffer（BEC-BCS）交叉的碰撞以及孤子衰变为声音的过程.当孤子被外加势加速到体对破缺速度时，就会发生这种衰减过程。当孤子与另一个孤子发生非弹性碰撞而被加速时，也会发生类似的衰减过程。我们发现，孤子碰撞变得越来越非弹性，因为我们从BEC BCS制度，多余的能量转化为声音。我们解释这种效果是由于局部化的孤子内的Andreev束缚态的演化。
2011-09-29 cond-mat.quant-gas
Proper phase imprinting method for a dark soliton excitation in a superfluid Fermi mixture
在超冷原子气体中，利用相位印记方法可以激发出暗孤子。我们表明，对于超流费米子混合物，标准的相位印记程序应用到两个组件未能创建一个状态的对称性相同的暗孤子解的Bogoliubov-德Gennes方程。为了在BCS区产生暗孤子，费米混合物的单一组分应该仅被相位印记。
2014-08-07 cond-mat.quant-gas
Hydrodynamics and two-dimensional dark lump solitons for polariton superfluids
我们研究了一个二维非相干泵浦激子-极化激元凝聚体所描述的开放耗散Gross-Pitaevskii方程耦合到激子密度的速率方程的极化激元动力学。采用流体动力学的方法，我们使用多尺度展开方法来推导出几个模型出现在浅水波的背景下，粘性。特别地，我们推导出一个Boussinesq/Benney-Luke型方程和它的远场展开Kadomtsev-Petviashvili-I（KP-I）方程的右和左去波。从KP-I模型出发，我们预言了无涡旋、弱（代数）定域的二维暗块孤子的存在。我们发现，在耗散的存在下，暗块表现出的寿命比平面暗孤子的寿命大三倍。直接数值模拟表明，暗块确实存在，其耗散动力学是很好地捕捉我们的解析近似。研究还表明，由于暗孤子条纹的横向“蛇形”不稳定性，可以自发地形成块状和涡旋状结构。
2018-04-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Quantum dark solitons in the 1D Bose gas and the superfluid velocity
给出了具有短程排斥相互作用的一维玻色气体的量子单空穴激发态与经典孤子的显式联系。我们把与经典孤子相连的量子态称为量子孤子态。我们证明了在弱耦合情况下，含$N-1$和$N$粒子的量子孤子态之间正则场算符的矩阵元由Gross-Pitaevskii方程的暗孤子给出.我们认为矩阵元对应于量子孤子态BEC的序参量。这一结果对研究玻色-爱因斯坦凝聚和超流体中的多体效应有一定的参考价值。例如，我们推导了量子孤子态的超流速度。
2012-04-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Black and gray solitons in holographic superfluids at zero temperature
首次在全息超流体中构造了以恒定速度运动的灰孤子组态。由于运动孤子的存在不应该有耗散，我们使用最简单的全息超流模型在零温度下，考虑标准和替代量子化。为了比较，我们首先研究了零温全息超流体中的黑孤子，它们是静态的。然后，我们专注于灰孤子的数值构造下的两个量化，（静态）黑孤子和声波（以声速移动）之间的插值。有趣的是，在标准量子化下，观察到一个特殊的孤子配置的振荡，非常类似于在BCS制度的费米子超流体的弗里德尔振荡。本文还讨论了孤子构型的一些意义和其它方面。
2019-05-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Propagating Ferrodark Solitons in a Superfluid: Exact Solutions and Anomalous Dynamics
在铁磁自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体的易平面相中发现了精确的传播拓扑孤子，表现为横向磁化的扭结。只有在施加纵向破磁磁场时才可能传播。这种孤子有两种类型：一种是具有正惯性质量的低能分支，另一种是具有负惯性质量的高能分支。这两种类型在最大速度下变得相同，这是一个新的速度界限，不同于由基本激励设定的速度界限。物理质量，这占了数密度下降，是负的两种类型。在线性势作用下的有限一维系统中，孤子会经历由两种类型之间的跃迁引起的振荡，这种跃迁以最大速度发生。
2022-03-24 cond-mat.quant-gas nlin.PS nlin.SI
Finite temperature effective field theory for dark solitons in superfluid Fermi gases
我们利用最近发展起来的有限温度有效场论研究了超流费米气体中暗孤子的性质。我们的方法提供了一个解析解的倾角的序参量和相位剖面横跨孤子，这可以比较的结果在框架中的Bogoliubov-deGennes方程。我们目前的结果在整个范围内的BCS-BEC交叉，对于任意温度，并考虑高斯波动的鞍点。得到的解析解产生一个精确的能量动量关系的暗孤子表明，孤子在费米气体的行为像一个经典粒子，即使在非零温度。解析地研究了对场的空间分布和孤子的态参数。在强耦合制度和/或足够高的温度下，得到的解析解匹配以及使用Bogoliubov -德Gennes方程得到的数值结果。
2014-07-11 cond-mat.quant-gas
Dark-soliton molecules in an exciton-polariton superfluid
暗孤子的一般理论依赖于排斥相互作用，因此预言不可能形成暗孤子束缚态。这个预测的一个重要例外是在非局域非线性介质中观察到的束缚孤子。在这里，我们报告说，激子极化激子超流体也可以维持暗孤子分子，虽然相互作用是完全本地的。利用一种新颖的全光学技术，我们产生了两个暗孤子，并将它们相互束缚，形成了一种非常规的暗孤子分子。我们证明，这种结构的稳定性和两个暗孤子之间的分离距离是紧密相连的驱动耗散性质的极化激元流体。
2020-03-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamical generation of solitons in one-dimensional Fermi superfluids with and without spin-orbit coupling
本文推广相位印迹技术，研究一维 Raman 型自旋-轨道耦合 Fermi 超流体中孤子的动力学产生，通过含时 BdG 方程模拟验证，证明该方法能在常规及自旋-轨道耦合 Fermi 超流体的 BCS 和拓扑态中产生稳定孤子。
2021-09-13 cond-mat.quant-gas
Traveling Majorana solitons in a one-dimensional spin-orbit coupled Fermi superfluid
通过求解静态和含时的Bogoliubov-de Gennes方程，研究了一维自旋-轨道耦合费米超流体在拓扑平凡和非平凡两种状态下的行波孤子.我们发现一个临界速度$v_{h}$的传播孤子是远远小于使用朗道标准预测的值，由于存在的自旋轨道耦合，强烈上移的能级的孤子诱导Andreev束缚态的准粒子散射连续。在$v_{h}$以上，我们在谐波陷阱中的时间相关模拟表明，传播孤子通过辐射声波衰减。在拓扑阶段，我们预测的存在下，奇特的马约拉纳孤子，主机两个马约拉纳费米子和功能的相位跳跃的$π$跨越孤子，无论旅行的速度。这些不寻常的性质的马约拉纳孤子可能打开一个替代的方式来操纵马约拉纳费米子的容错拓扑量子计算。
2015-09-06 cond-mat.quant-gas
Moving solitons in a one-dimensional fermionic superfluid
在含时自洽的Bogoliubov-de Gennes方程的框架内，发展了一维费米子超流体中孤子的完全解析理论，并在Andreev近似下精确求解。孤子表现为超导序参量的扭结状分布，并在其核心处具有一对Andreev束缚态。它们适应孤子的运动，对孤子的稳定起着重要的作用。孤子的相位跳变及其能量随孤子速度的增加而减小，并在达到朗道判据的临界速度时消失，此时孤子开始发射准粒子并变得不稳定。计算了孤子的惯性质量和引力质量，前者比后者大几个数量级。这导致了孤子在谐波势阱中的慢运动，使人联想到在冷费米子气体中的相关实验中观察到的类孤子织构行为[T。Yefsah等人，Nature 499，426，（2013）]。此外，我们还计算了孤子的全非线性色散关系，并求解了经典的运动方程。在高速下的强非线性引起孤子的非谐振荡运动。对这种非谐性的分析可以为实验测量超流体中的非线性孤子谱提供一种方法。
2015-02-18 cond-mat.quant-gas
Inhomogeneous Structures in Holographic Superfluids: I. Dark Solitons
我们开始研究全息超流体中的非均匀结构。作为第一个例子，我们研究了3+1维Einstein-Maxwell-Higgs理论中的畴壁缺陷，该理论是作为全息超导体的对偶模型发展起来的。在文献[1]中，我们报道了全息超流体中的这种“暗孤子”。在这项工作中，我们提出了一个广泛的数值研究，他们的属性，工作在探头限制。我们构造了两种可能的凝聚算符的暗孤子，发现它们与标准超流算符有共同的特征。然而，这两个特征在于两个不同的相干长度尺度（一个用于序参量，一个用于电荷凝聚）。研究了两种凝聚体中的相对电荷耗尽因子，发现两种凝聚体中的孤子具有非常明显的耗尽特性。我们还研究了全息超流体上的准粒子激发，发现激发的尺度与孤子相干长度尺度相当。
2009-11-10 cond-mat.quant-gas hep-th
Dark Solitons in Holographic Superfluids
在相对论性超流体的全息模型中构造了暗孤子解。我们研究了与凝聚体和电荷密度耗尽相关的长度尺度，发现这两个尺度的不同之处在于化学势的非平凡函数。通过调节化学势，研究了界面电荷密度耗尽的变化。
2009-11-10 cond-mat.quant-gas hep-th
Dark solitons near the Mott-insulator--superfluid phase transition
研究了超冷玻色子在莫特绝缘体-超流相变附近的暗孤子。利用Gutzwiller模型，我们发现了与驻波孤子相对应的反对称本征态，以及由相位印记产生的传播孤子。在相边界附近，超流性随系统参数的变化呈现出粒子或空穴的特征，这对两种孤子的特性都有很大的影响。在绝缘的莫特区域内，孤立子的解决方案被禁止的晶格位置之间的相位相干性缺乏。线性和调制稳定性表明，孤子解是敏感的小扰动，因此，不稳定。一般而言，现场和非现场模式的寿命不同。对于现场模式，在莫特绝缘体区域之间存在小区域，其中寿命非常大，并且特别地比非现场模式的寿命大得多。
2011-01-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Soliton-induced Majorana fermions in a one-dimensional atomic topological superfluid
通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程组，研究了一维自旋轨道耦合原子费米气体在谐波势阱中的暗孤子行为.暗孤子-将在未来的实验中产生的相位印记-的特点是一个真正的序参量，改变符号的一个点节点和主机本地化的Andreev束缚态附近的节点。通过考虑单个孤子和多个孤子的情况下，我们发现，这些束缚态的能量降低到零，当系统被调谐到通过增加外部塞曼场进入拓扑超流相。因此，两个马约拉纳费米子出现在每个孤子附近，除了著名的马约拉纳费米子在陷阱边缘与非平凡拓扑的超流体。我们建议，孤子诱导的马约拉纳费米子可以直接观察到通过使用空间分辨的射频光谱或间接探测通过测量点节点的密度分布。对于后者，由于孤子诱导的零能马约拉纳费米子模的占据，密度分布中的深极小值将消失。我们的预测可以在二维光晶格中的自旋轨道耦合$^{40}$ K费米气体中得到验证。
2015-02-12 cond-mat.quant-gas
(In)stability of symbiotic vortex-bright soliton in holographic immiscible binary superfluids
本文利用全息方法研究强耦合不混溶双组分超流体中共生涡旋-亮孤子的性质与稳定性，发现第二组分可抑制涡旋分裂不稳定性，并首次证实较小缠绕数涡旋可合并为较大缠绕数涡旋。
2024-09-12 cond-mat.quant-gas hep-th nlin.PS
Traveling Dark Solitons in Superfluid Fermi Gases
超流费米气体中存在暗孤子族。慢变背景密度下暗孤子的动力学特性完全取决于能量-速度色散和耗尽粒子数。对于幺正费米气体，我们从一般的标度参数和局域粒子数守恒确定了这些关系。我们发现孤子在陷阱频率降低了一个因素的$1/\sqrt{3}$正弦振荡。通过对含时Bogoliubov-de Gennes方程的数值积分，确定了BEC-BCS交叉处的空间分布和孤子色散关系，并证明了在么正性下与标度关系的一致性.
2011-03-21 cond-mat.quant-gas nucl-th
Dark soliton collisions in superfluid Fermi gases
本文利用最近发展起来的有限温度有效场论研究了一维超流费米气体中BEC-BCS渡越区的暗孤子碰撞[S. N. Klimin，J. Tempere，G. Lombardi，J. T.欧洲德弗里斯B 88，122（2015）]。基于该理论的对场非线性运动方程，数值模拟了两个反向传播孤子的演化过程。由此产生的碰撞被观察到引入到孤子的轨迹的空间移位。在不同的温度和自旋不平衡条件下，计算和研究了这种位移的大小。当远离BEC制度，碰撞被发现成为非弹性的，发射损失的能量的形式小振幅密度振荡。这种非弹性是量化的，其行为进行分析，并与其他作品的结果进行比较。计算了密度振荡的色散关系，并与超流的集体激发谱进行了比较。
2018-07-05 cond-mat.quant-gas
Spectroscopy of the soliton lattice formation in quasi-one-dimensional fermionic superfluids with population imbalance
受最近低维囚禁费米子超流体实验的启发，我们利用平均场精确解的方法研究了两个超精细态之间布居不平衡的准一维（准1D）超流体的序参量.当有效“磁场“超过一个临界值时，超流序参量发展出孤子晶格形式的空间不均匀性。孤子晶格在能隙内产生一个准粒子态带，它起源于定域在孤子上的Andreev束缚态。孤子晶格的出现伴随着自旋密度波的形成，大多数费米子位于空间中的点，在那里富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫（FFLO）序参量消失。我们讨论了实验检测的准一维FFLO状态使用弹性和非弹性光学布拉格散射和射频光谱的可能性。我们表明，这些测量可以提供必要的信息，明确识别的空间非均匀准一维FFLO状态和孤子晶格的形成。
2011-08-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Vortex and soliton dynamics in particle-hole symmetric superfluids
我们以超冷原子的BCS态为例，提出在粒子-空穴对称超流体中诱导拓扑缺陷，并探测其时间演化和衰变。我们证明了粒子-空穴对称超流体的时间演化是定性不同的，并指出，在粒子-空穴对称流体的拓扑缺陷的动力学强烈修改。我们得到的结果为不同的收费，并比较它们与标准的Gross-Pitaevskii预测的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们强调了可观察到的签名的粒子-空穴对称性的动态衰减孤子和随后的漩涡。
2021-11-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Generation, propagation and control of quantized vortices and dark solitons in polariton superfluids
激子-极化激元是由激子和光子之间的强耦合机制产生的准粒子。在平面微空穴中，可以观察到超流性或玻色-爱因斯坦凝聚等现象。这些系统已被证明是非常有效的流体动力学产生的拓扑激发，如涡反涡对或暗孤子。然而，这些激发的寿命和运动受到系统的驱动耗散性质的限制。在这篇论文中，我们提出了丰富的各种结果的产生和控制这样的拓扑激发。利用我们系统中存在的光学双稳性，我们能够极大地增加在结构缺陷后产生的涡旋和孤子的传播长度，同时揭示了平行传播的孤子的一种意想不到的束缚机制。这种行为是在一个专门设计的实验中恢复的，在这个实验中，我们人工地将暗孤子对按需印在极化激元超流体上。我们的技术的适应性允许对这种现象进行详细研究，我们直接将其与我们系统的驱动耗散性质联系起来。最后，在静态极化激元流体中，在导光通道中产生了受限暗孤子。流动的缺乏导致横向蛇不稳定性的发展，我们研究了有趣的属性。
2021-02-03 cond-mat.quant-gas
Dark-Bright Solitons in a Superfluid Bose-Fermi Mixture
近年来，超冷原子气体的玻色-费米超流混合物的实验实现为量子多体系统的研究开辟了新的前景。根据散射长度的值和玻色子和费米子的量，一个均匀的玻色-费米混合物被预测表现出一个完全混合相，一个完全分离的相，或者，此外，一个纯费米子相共存的混合相。当系统不均匀时，这种中间构型的出现会产生有趣的结果。在这项工作中，我们从理论上研究耦合Bogoliubov-de Gennes和Gross-Pitaevskii方程的孤子解的情况下，分别为费米子和玻色子组件。结果表明，在部分分离相，费米超流体中的暗孤子伴随着孤子中的宽玻色子分量，形成保持完全空间相干性的暗-亮孤子。
2016-05-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
On the momentum of solitons and vortex rings in a superfluid
本文研究了在超流中运动的局域激发，如孤子和涡环的动量计算。通过质量通量密度积分直接计算动量会导致积分收敛不良。我建议一种方法的重整化的积分与明确分离的一项有关的涡线。这一项可以明确计算，并给出了主要贡献的环，其大小是大的愈合长度相比。我比较我的方法与琼斯和罗伯茨处方的重整化。我调查的情况下，一个均匀的超流体，超流体在一个圆柱形的陷阱。我讨论的序参量的相位跳跃的计算，并获得一个简单的估计，这种跳跃的一个大环的陷阱。
2014-07-30 cond-mat.quant-gas
Soliton core filling in superfluid Fermi gases with spin-imbalance
本文利用新近发展起来的有效场论[S. N. Klimin，J. Tempere，G. Lombardi，J. T.德弗里斯，欧洲B 88，122（2015）]，其适合于描述与通常的Ginzburg-Landau处理相比在扩展的温度范围内的超冷气体中的BEC-BCS交叉。在不同的温度和不平衡条件下，研究了总密度和过剩自旋分量密度的空间分布，以及它们在BEC-BCS交叉处的性质变化。人口不平衡的存在下示出强烈影响的孤子激发的结构，通过填充其核心与未配对的原子。这反过来又影响了孤子的动力学性质，因为核心中的附加粒子必须被拖动，从而改变有效质量。
2015-12-18 cond-mat.quant-gas
Dark-dark solitons and modulational instability in miscible, two-component Bose-Einstein condensates
研究了两种可互溶超流体在窄通道中快速逆流时的动力学行为。超流体是由两个可区分的成分的被困稀释气体玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。整个云的逆流诱导调制不稳定性的发病观察，并示出导致暗-暗矢量孤子的增殖。这些孤子，我们观察到的第一次在BEC中，不存在于单组分系统，表现出有趣的跳动动力学，并可以经历一个横向不稳定性，导致涡线结构。实验结果和多维数值模拟。
2011-07-28 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Dark solitons dynamics and snake instability in superfluid Fermi gases trapped by an anisotropic harmonic potential
在序参量方程的框架下，研究了各向异性费米气体中暗孤子的产生、动力学和稳定性。我们计算了暗孤子在陷阱中的振荡周期，并发现与基于Bogoliubov-de Gennes方程的结果很好的一致。通过研究初始偏心暗孤子在幺正极限下各种紧横向约束下的稳定性，不仅给出了动力学稳定性的判据，而且发现孤子以及孤子与涡旋环的混合体可以用不同的振荡周期来表征。最近实验的参数不符合稳定性标准[Nature { \bf 499}，426（2013）]。因此，而不是一个非常缓慢的振荡实验观察到的，我们发现，所产生的暗孤子经历了横向蛇不稳定性与崩溃成涡环，它传播的类似孤子的方式与近两倍大的周期。
2013-09-28 cond-mat.quant-gas
Spin-2 BEC spinor superfluid soliton-soliton scattering in one and two space dimensions
用含时孤子-孤子散射的幺正量子模拟研究了自旋为2的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。该量子模拟方法基于量子晶格算法，该量子晶格算法被设计用于在未来的数字量子计算机上实现，但是今天使用基于图形处理单元（GPU）的并行计算架构进行测试。我们解析求解自旋2 BEC运动方程，一个非线性系统的5耦合Gross-Pitiaevskii（GP）方程，在一个和两个空间维度。在一维空间中有16个亮孤子解和16个暗孤子解。在二维情况下，对应于量子涡旋，存在3个暗孤子解Pade近似解，分别对应于mf =+/-2，mf =+/-1，mf =0。我们报告了旋量超流体的幺正量子格子气算法的实现，并通过验证自旋为2的BEC哈密顿量的一维和二维能量本征态解的稳定性来确定其有效性。利用校准的量子格子气算法，通过孤波-孤波散射实验研究了自旋2 BEC不可积区域的高度非线性物理。拓扑孤子的散射在塞曼流形的多个mf超精细态之间产生了呼吸子和复杂的量子涡旋，其特征是局域纠缠。
2019-07-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Finding the stable mechanism of ring solitons in two-dimensional Fermi superfluids
Centre for Theoretical and Computational Physics, College of Physics, Qingdao University（青岛大学物理学院理论计算物理中心）；State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院精密测量科学与技术创新研究院磁共振与原子分子物理国家重点实验室）；Center for Theoretical Physics, Hainan University（海南大学理论物理中心）；School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学物理与电子工程学院）
研究通过引入谐振捕获器平衡环状孤子两侧的密度差异，使其在特定位置稳定存在，并探讨其稳定机制及衰变过程。
2026-01-13 cond-mat.quant-gas
Towards a kinetic theory of a dark soliton gas in one-dimensional superfluids
孤立子动力学是描述低维系统中强湍流的一个有力工具。准一维非线性流体（如玻色-爱因斯坦凝聚体）中的强湍流涉及到暗孤子的动力学，因此，描述暗孤子（即孤子气体）的统计系综是必要的。在这项工作中，我们提出了一个相空间（动力学）描述的暗孤子气体，引入一个动力学方程，这是形式上类似于等离子体物理中的弗拉索夫方程。我们表明，所提出的动力学理论可以捕获孤子气体的动力学特征，并表明它维持一个声学模式，一个事实，我们证实了直接数值模拟的帮助下。我们的发现激发了对低维超流体中非平衡和湍流区域微观结构的研究。
2020-11-23 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Non-Markovian quantum friction of bright solitons in superfluids
研究了具有吸引相互作用的准一维玻色超流体中亮物质波孤子的量子动力学。具体来说，我们专注于耗散力所经历的孤立子，由于其与Bogoliubov激发的相互作用。利用集体坐标方法和Keldysh形式，从第一性原理出发，导出了孤子的朗之万运动方程。该方程包含一个随机朗之万力（与量子噪声）和一个非本地的时间耗散力，这似乎是由于非弹性散射的Bogoliubov准粒子的运动孤子。结果表明，欧姆摩擦（即，与孤子速度成比例的项）在可积设置中不存在。然而，马尔可夫近似产生了亚伯拉罕-洛伦兹力（即，与孤子加速度的导数成比例的项），这从带电粒子与其自身辐射相互作用的经典电动力学中已知。这些亚伯拉罕-洛伦兹方程包含一个著名的基本因果悖论，其中孤子/粒子与来自未来事件的激发/辐射相互作用。然而，我们表明，因果关系的悖论是一个工件的马尔可夫近似，我们确切的非马尔可夫耗散方程产生的物理轨迹。我们认为，这里讨论的量子摩擦应该在当前的量子气体实验中观察到。
2016-05-04 cond-mat.quant-gas
Dark Soliton Formation as a Dark-State Phase Transition in a Dissipative Superfluid Josephson Junction Chain
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；University of Queensland（昆士兰大学）
本研究在含单个损耗位点的玻色-哈伯德链中识别并表征了离散暗孤子与均匀超流体间的一级暗态相变，通过模拟与分析揭示其机制可定量解释实验相边界，解决了先前建模差异，揭示了驱动、耗散和量子相干的相互作用。
2025-11-16 cond-mat.quant-gas
Oscillating ring ferrodark solitons with breathing nematic core in a homogeneous spinor superfluid
本文研究均匀准二维铁磁自旋-1 BEC中环状铁磁暗孤子的自持振荡动力学，推导出环半径运动方程并揭示其与经典气泡动力学的类比关系，同时分析了能量损失导致的坍缩与湮灭行为。
2025-09-19 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Anderson-Bogoliubov collective excitations in superfluid Fermi gases at nonzero temperatures
利用高斯对涨落的有效玻色子作用量处理了凝聚费米气体中集体激发的Anderson-Bogoliubov分支。集体激发的光谱处理有限的温度和动量在整个BCS BEC交叉。所得到的光谱解释，定性和定量，最近的实验结果戈德斯通模式的原子费米超流体。
2019-12-06 cond-mat.quant-gas
Polariton superfluids reveal quantum hydrodynamic solitons
量子流体通过障碍物的行为与经典流体不同。当流动足够慢时，量子气体进入超流状态，障碍物周围既不会形成漩涡，也不会形成波浪。对于更高的流速，它已被预测，由缺陷引起的扰动引起的湍流发射的量子涡和孤子的成核。利用半导体微腔中激子-极化激元相互作用的玻色气体，我们报道了从超流态到流体动力学态的转变，在势垒尾流中形成了斜暗孤子和涡旋街.这些拓扑激发的直接观察提供了超流机制的关键信息，并显示了量子湍流研究的极化激元凝聚的潜力。
2015-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Superfluid vortex multipoles and soliton stripes on a torus
研究了环面上非线性薛定谔方程中涡旋偶极和四极组态的存在性、稳定性和动力学性质。为了这个目的，我们使用，除了完整的二维NLS的环面，最近导出的[物理修订版A 101，053606（2021）]减少点涡粒子模型，这是在良好的协议与完整的NLS的演变。水平，垂直和对角固定涡偶极子被确定和继续沿环面的纵横比和化学势的解决方案。确定了这些溶液的稳定性窗口。我们还研究了固定涡旋四极结构。在消除了由不变性和对称性引起的类似解决方案后，我们发现总共有16种不同的配置，从水平和垂直对齐的四极杆，矩形和菱形四极杆，梯形和不规则四极杆。最不稳定的，潜在的，稳定的四极子解决方案的稳定性进行监测，在NLS和减少模型的水平。两个四极配置被发现是稳定的小窗口的环面纵横比和少数的四极被发现是非常弱的不稳定相对较大的参数窗口。最后，我们简要地研究了暗孤子条纹及其连接，通过一系列的分叉级联，与稳态涡旋配置。
2022-01-26 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Semiclassical dynamics of a dark soliton in a one-dimensional bosonic superfluid in an optical lattice
在截断维格纳近似下，研究了光晶格中一维玻色气体中暗孤子的量子动力学。以前的工作表明，在没有量子涨落的情况下，暗孤子的动力学稳定性很大程度上取决于它的相位扭结是位于晶格位置还是两个相邻位置的链接。研究还表明，无论相位扭折位置如何，暗孤子在强量子涨落区都是不稳定的。为了弥补经典区域和强量子区域之间的差距，我们研究了暗孤子在弱量子涨落区域中的动力学稳定性。我们发现，随着量子涨落强度的增加，动力学稳定性的位置依赖性逐渐减弱，并最终消失。这种经典到量子的孤子稳定性的交叉仍然存在，即使在一个抛物型陷阱的潜力。我们认为，交叉行为可以用于实验诊断暗孤子的不稳定性是由于量子涨落还是经典动力学不稳定性。
2020-04-23 cond-mat.quant-gas
Discrete Breather and Soliton-Mode Collective Excitations in Bose-Einstein Condensates in a Deep Optical Lattice with Tunable Three-body Interactions
我们研究了具有可调三体相互作用的深光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体集体激发的动态演化。它们的动力学由高阶离散非线性薛定谔方程（DNLSE）控制。用变分法得到了系统的动态相图。动力学演化显示出非常有趣的特征。在三体相互作用完全超过两体相互作用的情况下，离散呼吸相完全消失。只有当孤子线接近相图中的临界线时，才存在这种特殊区域中的孤子相。当弱两体相互作用重新引入到这个制度，离散呼吸解决方案重新出现，但占据一个非常小的域中的相空间。同样地，在这种情况下，如果两体和三体相互作用的符号相反，孤子以及离散呼吸相位完全消失。我们分析了具有可调相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体的集体激发这种不寻常的动力学演化的原因。我们还进行了直接的数值模拟的DNLS方程的离散孤子解的存在性预测的变分计算，并检查孤子解的长期稳定性。
2015-02-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Snake instability of dark solitons in fermionic superfluids
我们提出的蛇在费米超流体的Bogoliubov-de Gennes理论的BEC BCS交叉使用的随机相位近似的数值计算补充随时间变化的模拟。我们研究了交叉点的蛇形行为，并量化了不稳定性的时间尺度和长度尺度。虽然动态显示出广泛的蛇形最终产生的涡流和声音的BEC侧的交叉之前，蛇形动态被抢占衰减到声音由于对打破深BCS制度。在幺正性极限，流体动力学参数允许我们链接到实验观察到的比率的惯性孤立子的物理质量的蛇形率。在此极限下，我们看到了一个未解决的差异，我们的数值估计的临界波数的抑制蛇不稳定性和最近的实验观察与超冷费米气体。
2013-10-09 cond-mat.quant-gas
Suppressed solitonic cascade in spin-imbalanced superfluid Fermi gas
冷原子实验为超流体动力学提供了宝贵的信息，包括拓扑缺陷的衰变级联。虽然玻色系统的级联性质已经很好地建立起来，但我们对费米系统中它们的行为的理解非常有限，特别是在自旋不平衡系统中，超流体（配对）和正常（未配对）粒子自然共存，导致原子云的复杂空间结构。在这里，我们表明，基于一个新开发的微观方法，拓扑缺陷的衰变级联显着修改的自旋极化。我们证明，衰减级联结束在不同的阶段：“暗孤子”，“涡环”或“涡线”，这取决于偏振。我们揭示了这是由于未成对粒子进入孤子的内部结构。因此，涡旋重联受阻，我们预计量子湍流现象可以显着影响，表明新的物理诱导的偏振效应。
2018-06-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Collective oscillation modes of a superfluid Bose-Fermi mixture
本文从理论上研究了玻色-费米混合超流体在柱对称简谐势阱中从Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）超流体到分子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）超流体的四极、径向和轴向三种集体振荡模式.为此，我们从耦合超流流体动力学方程的玻色-费米超流混合物的动力学，并使用的标度理论，已开发的耦合系统。玻色-费米超流体混合物的集体振荡模式主要依赖于玻色和费米超流体在平衡状态下密度分布的空间导数的重叠积分。在有效玻色-费米耦合较弱的条件下，我们不仅给出了重叠密度积分和集体模频率的显式表达式，而且通过数值计算在实际实验条件下验证了解析近似的有效性.在存在排斥玻色-费米相互作用的情况下，玻色和费米超流体的三个集体模的频率都发生了上移，BCS-BEC交叉频率的变化速度可以表征不同陷阱几何下玻色-费米超流体混合物的不同基态相.
2019-05-15 cond-mat.quant-gas
Heavy Solitons in a Fermionic Superfluid
拓扑激发在自然界中随处可见，在蛋白质和DNA中，作为晶体中的位错，作为超流体和超导体中的涡旋和孤立子，并且通常在破磁相变之后。在费米子系统中，拓扑缺陷可以为费米子提供束缚态，这通常对系统的输运性质起着至关重要的作用。著名的例子有涡核中的Andreev束缚态、相对论量子场论中的分数电荷孤子以及聚合物高电导率的无自旋电荷孤子。然而，电子系统中拓扑缺陷的自由运动受到杂质钉扎的阻碍。在这里，我们创建长寿命的孤子在强相互作用的费米子超流的超流波函数的印记相步骤，并直接观察它们的振荡运动中被困的超流。当相互作用从紧密束缚的分子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）状态向长程库珀对的巴丁-库珀-施里弗（BCS）极限调谐时，孤子的有效质量急剧增加到其裸质量的200倍以上。这表明它们充满了Andreev态和强烈的量子涨落。对于幺正费米气体，质量增强比平均场博戈留博夫-德热内斯理论的预期大50倍以上。我们的工作为超冷原子气体中Andreev束缚态的实验研究和控制铺平了道路。在自旋不平衡的存在下，这里产生的孤子代表了长期追求的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）状态的移动库珀对的一个限制。
2013-02-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Observation of self-patterned defect formation in atomic superfluids -- from ring dark solitons to vortex dipole necklaces
本研究在二维原子超流体中通过淬灭圆形盒势阱实验实现了环暗孤子的产生，观测到其横向不稳定性导致圆形涡旋偶极阵列的图案化形成，并揭示了涡旋解绑、钉扎及稀疏脉冲发射等动力学过程，为研究多维暗孤子和拓扑缺陷开辟了新途径。
2023-09-09 cond-mat.quant-gas
Spontaneous generation, enhanced propagation and optical imprinting of quantized vortices and dark solitons in a polariton superfluid: towards the control of quantum turbulence
在共振泵浦极化激元超流体中，我们最近探索了一种新的机制，该机制基于极化激元系统的双稳性，以增强极化激元流体在宏观距离上的传播。这种技术与全光压印方法一起允许产生和控制各种拓扑激发，如量子化涡旋和暗孤子。新实验方案的灵活性和可扩展性为系统研究光驱动耗散量子流体中的量子湍流开辟了道路。在这篇文章中，我们回顾了双稳态增强传播和印迹技术的基本工作原理，我们讨论了主要取得的成果，以及最有前途的未来研究方向。
2021-02-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Parallel dark soliton pair in a bistable 2D exciton-polariton superfluid
集体激发，如涡旋反涡旋和暗孤子，是宏观量子态最令人着迷的效应之一。然而，由于蛇不稳定性，二维暗孤子是不稳定的，并且坍缩成涡旋。利用激子-极化激元微腔中的光学双稳性，我们证明了在均匀激光束共振支持的极化激元流中，障碍物的尾迹可以形成一对暗孤子。与纯耗散的情况下，孤子是灰色的，空间上分开的，这里的两个孤子是完全黑暗的，迅速对齐在一个特定的分离距离和平行传播，只要流是在双稳态制度。值得注意的是，这种机制的使用允许避免在共振泵浦机制中出现的相位固定，并避免极化激元衰减。我们的工作打开了非常广阔的前景，研究新的类相密度缺陷，可以形成在驱动耗散量子流体的光。
2020-03-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Grey solitons in a strongly interacting superfluid Fermi Gas
利用零温下的Boguliubov-de Gennes方程，求解了静止灰孤子的Bardeen-Cooper-Schrieffer到玻色-爱因斯坦凝聚体（BCS到BEC）的交叉问题.这些\emph{crossover solitons}表现出一个局部缺口的差距和特征的相位差跨越缺口的所有相互作用强度，从BEC BCS制度。然而，他们不遵循众所周知的约瑟夫森的速度和相位差之间的正弦关系，除了在远BEC限制：在酉的速度有一个几乎线性的相位差在一个扩展的范围内。对于固定的相位差的孤子是几乎恒定的深度从BEC极限的幺正性，然后逐渐变浅到BCS极限，并在BCS侧Friedel振荡是明显的间隙振幅和相位。交叉孤子基本上出现在间隙中，但是，我们表明，密度密切跟随间隙，因此孤子是可观察的。我们开发了一个近似的幂律关系来表达这一事实：灰交叉孤子的密度变化的间隙振幅的平方在BEC极限和幂约1.5在幺正性。
2011-02-28 cond-mat.quant-gas
Collective excitation and stability of flow-induced gapless Fermi superfluids
研究了三维自由空间中超流费米气体的集体激发和稳定性。特别地，我们利用平均场论和广义无规相近似（GRPA）研究了由超流诱导的一种可能的无隙超流态。对于弱吸引相互作用，我们发现，平均场超流序参量可以采取一个非零值，即使超流速度超过阈值的Bogoliubov准粒子激发的发病。由于库珀对只被准粒子激发部分破坏，因此在对破坏起始点以上的一定超流速度范围内可以形成无间隙超流态。除了通常的准粒子对连续谱和Anderson-Bogoliubov集体模外，无带隙超流态的GRPA激发谱还具有准粒子-准空穴连续谱和第二集体模。我们发现当超流速度增加时，第二集体模的长波长激发最终导致系统的动力学不稳定性。然而，无间隙的超流状态仍然保持稳定，在一个狭窄的，但有限的超流速度范围。
2014-03-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Observation of Massless and Massive Collective Excitations with Faraday Patterns in a Two-Component Superfluid
本文报道了超冷玻色子原子在细长双组分超流体中密度和自旋集体激发模色散关系的实验测量结果。我们的参数光谱技术是基于横向限制频率的外部调制，导致密度和自旋法拉第波的形成。我们表明，应用程序的两个组件之间的相干耦合降低了相位对称性，并给出了有限的质量的自旋模式。
2022-04-28 cond-mat.quant-gas
Collective excitations of a charged Fermi superfluid in the BCS-BEC crossover
本文研究带电费米超流体在BCS-BEC交叉中的集体激发，统一路径积分方法描述等离子体、对破缺和声子模式，并揭示共振避免交叉及其对实验观测的意义。
2023-06-23 cond-mat.quant-gas
