The Vortex Phase Qubit: Generating Arbitrary, Counter-Rotating, Coherent Superpositions in Bose-Einstein Condensates via Optical Angular Momentum Beams
提出了利用光的轨道角动量态在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中产生任意相干叠加涡旋态的方案。我们设计了一个方案，使用已知的实验技术来产生两个反向旋转的OAM光态的相干叠加。我们表明，一个专门设计的拉曼方案允许转移到一个最初的非旋转BEC的光学涡旋叠加态。这在BEC中产生了任意的和相干的涡和反涡对的叠加。这里提出的想法可以扩展到产生纠缠涡旋态，为光的OAM态设计存储器，以及执行其他量子信息任务。惯性传感的应用也进行了讨论。
2005-04-17 quant-ph
Quantum law of rare events for systems with Bose-Einstein statistics
在经典物理学中，许多个别罕见的独立事件的联合概率由泊松分布给出。例如，它描述了经典两态系统中人口稠密态和人口稀疏态之间的单向转移。我们推导出大量服从玻色-爱因斯坦统计的非相互作用系统（粒子）的量子版本的法律。量子干涉显著地改变了经典低态，这允许粒子逆流回到密集状态。建议观察这种经典禁止的逆流效应可以实现与现代激光为基础的技术用于操纵和捕获冷原子。
2012-12-14 quant-ph
Tunneling vortex dynamics in linearly coupled Bose-Hubbard rings
在玻色-哈伯德模型下，研究了由两个耦合的离散电路组成的有效两态玻色系统中粒子数平衡的分数涡和粒子数不平衡的分数涡的量子动力学. %我们发现，对于低的现场相互作用，环之间的量子化涡旋的隧穿执行一个连贯的，振荡的动力学连接电流状态与手征对称性。的涡旋通量转移双重遵循通常的正弦粒子电流的约瑟夫森效应，在良好的协议与平均场近似。在这种机制下，环中持续电流的开关类似于磁通量子比特的特征，并且在实验上是可行的。相反，强的原子间相互作用抑制了手性电流，导致体系发生碎裂凝聚。
2020-10-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Mesoscopic quantum superpositions in bimodal Bose-Einstein condensates: decoherence and strategies to counteract it
本文从理论上研究了双模态玻色-爱因斯坦凝聚体中相互作用诱导的从初始相干自旋态到介观相干自旋态叠加态（小猫态）的产生以及随后的相位恢复，包括由于粒子损失和总粒子数波动引起的退相干.在一个完整的多模描述中，我们提出了一个初始相干自旋态的制备过程，我们研究了预先存在的热涨落对相位恢复的影响，以及对自旋和轨道旋量的影响。
2017-06-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin Rotations in a Bose-Einstein Condensate Driven by Counterflow and Spin-independent Interactions
该研究在非平衡态的$^{87}$Rb玻色-凝聚气体中观察到了由原子碰撞引起的自旋旋转现象，揭示了反向流动和平行自旋的不可区分性在自旋动力学中的作用，并通过局域磁动力学模型阐明了四波混频与碰撞自旋旋转的本质联系。
2023-08-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Controlling subluminal to superluminal behavior of group velocity in an f-deformed Bose-Einstein condensate beyond the rotating wave approximation
本文在旋波近似下研究了弱探测光场通过f-变形玻色-爱因斯坦凝聚体的群速度的可调控制。为此，我们使用了一个f-变形的推广的三能级组态的有效二能级量子模型，没有旋转波近似，其中玻色-爱因斯坦凝聚体的Gardiners声子算符是由粒子数算符n的算符值函数f（n）变形的。由反转项产生的校正在第一阶中表现为强度依赖的失谐，在第二阶中表现为强度依赖的原子-场耦合。我们把原子间的碰撞看作一种特殊的f-形变，其中碰撞率k被看作形变参数。我们证明了基于电磁感应透明和电磁感应吸收的亚光速和超光速传播的增强效应。特别地，我们发现：（i）在没有旋波近似的情况下，通过改变形变参数k，原子总数N和反旋项参数，可以有效地控制形变凝聚体的吸收和色散性质;（ii）通过增大k，1/N和反旋项参数，探测脉冲的群速度发生变化，从亚光速到超光速;（iii）在旋转波近似之外，探测场的亚光速和超光速行为得到增强。
2008-02-24 quant-ph
States without linear counterpart in Bose-Einstein condensates
我们证明了1-D Gross-Pitaevskii方程在多阱外部势存在下的定态解的存在性，该定态解不降低到相关Schroedinger问题的任何本征函数。这些解决方案，在强非线性的限制下，有位于附近的潜在的极值的暗或亮孤子链的形式，代表宏观激发态的玻色-爱因斯坦凝聚体，并在原则上实验观察。
2001-07-10 cond-mat math-ph math.AP
Dispersive and dissipative coupling of photon Bose-Einstein condensates
光相干态的同步一直是基础研究和技术的重要课题。最近，出现了一种模拟计算机的新概念，可以利用这种同步过程来解决计算困难的问题-可能比今天的传统计算机技术更快，更节能。这种系统的晶胞由两个相干中心组成，它们以受控的方式彼此耦合。在这里，我们的实验表征和分析的双光子玻色-爱因斯坦凝聚体，这是相互耦合，无论是色散或耗散的同步过程。我们发现，这两种类型的耦合是强大的对失谐的凝聚频率，并显示出相似的时间常数，在建立相互相干。这些耦合之间的显着差异出现在不平衡的光泵浦下的冷凝人口的行为。这两种类型的耦合的组合扩展了可以使用模拟仿真来研究的物理模型的类别。
2021-10-05 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Spontaneous polarized phase transitions and symmetry breaking in the imbalanced Dicke model
Shaoxing University（绍兴大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文研究非平衡Dicke模型中四能级原子系综的基态与量子相变，发现新型极化相、符号相关共存相，并揭示多种额外对称性及其由Coxeter群控制的破缺机制。
2026-09-30 quant-ph
The role of quantum fluctuations in the optomechanical properties of a Bose-Einstein condensate in a ring cavity
我们分析了一个详细的模型，玻色-爱因斯坦凝聚体被困在一个环形光学谐振腔和对比其经典和量子特性的法布里-珀罗几何。包含两个反向传播的光场和三个物质场模式导致两种情况之间的重要差异。具体来说，我们确定了一个实验上可实现的区域，系统的行为与法布里-珀罗腔中的BEC有很大的不同，并且量子校正也变得很重要。经典动力学是丰富的，在平均场经典系统的分岔点附近，量子涨落对系统的动力学有着重要的影响。
2011-06-27 quant-ph
Bose-Hubbard Model on a Honeycomb Superlattice: Quantum Phase Transitions and Lattice Effects
该研究通过分析蜂窝超晶格 Bose-Hubbard 模型中 $Δ/t$ 与 $U/t$ 的竞争，揭示零温三类量子相、连续 SF-MI 相变及有限温超流行为，为冷原子实验提供理论预测。
2025-06-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Analytical and numerical studies of Bose-Fermi mixtures in a one-dimensional harmonic trap
在本文中，我们研究了一个玻色子和费米子的混合系统，总共多达六个粒子。假设所有粒子都有相同的质量。两体相互作用是排斥的，并假定在玻色-玻色和费米-玻色通道中具有相等的强度。这些粒子在外部被谐振子的单体势所限制。对于四个粒子，两个相同的费米子和两个相同的玻色子的情况下，我们专注于强相互作用制度和分析系统使用的分析方法和DMRG计算使用离散版本的基础连续哈密顿。这为我们提供了深入了解的基态和激发态，几乎是大的相互作用强度退化的歧管。我们的结果表明，在强相互作用的混合物中，不同状态的玻色子和费米子的密度分布有很大的变化。通过移动到稍大的系统，我们发现，四到六个粒子的平衡混合物的基态倾向于分离玻色子和费米子的强（排斥）相互作用。另一方面，在不平衡的玻色-费米混合物中，我们在五粒子系统中发现了明显的奇偶效应。这些少体的结果表明，在一维受限混合物的相分离的问题是非常敏感的系统组成，无论是对基态和激发态。
2017-03-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Stability and breakdown of Fermi polarons in a strongly interacting Fermi-Bose mixture
我们研究了一种强相互作用的非平衡玻色子$^{41}$ K杂质混合物浸没在超冷$^6$ Li原子的费米海中的性质。这使我们能够探索费米极化子的情况下，包括大杂质浓度的情况下，他们形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体。该系统的特点是通过射频注入光谱和物种间的相互作用是广泛可调的一个很好的特点费什巴赫共振。我们发现，在杂质云的热分数中形成的费米极化子的能量仍然相当不敏感的杂质浓度，即使我们接近两个物种的密度相等。高浓度的明显不敏感性与基于朗道准粒子理论的极化子之间弱有效相互作用的理论预测一致。玻色子$^{41}$ K气体的凝聚部分比其热成分密度大得多，这导致费米极化子描述的崩溃。相反，我们观察到一个新的分支，在无线电频谱的一个小的能量转移，这是一致的存在下，玻色极化子形成的$^{6}$锂费米子内的$^{41}$ K凝聚。通过拉比振荡测量对凝聚态行为的进一步研究支持了这一观察，表明我们在一个云中实现了费米和玻色极化子，两种根本不同的准粒子。
2021-05-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental realization of the Peregrine soliton in repulsive two-component Bose-Einstein condensates
该研究在粒子数高度不平衡的不混溶双组分排斥性 BEC 中，利用少数组分的聚焦、调制不稳定性及吸引势阱实验实现了可重复的 Peregrine 孤子，并以三维模拟和一维分析加以验证。
2024-01-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Spin squeezing by tensor twisting and Lipkin-Meshkov-Glick dynamics in a toroidal Bose-Einstein condensate with spatially modulated nonlinearity
本文提出了一个在环形阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）轨道运动中的自旋压缩方案。圆形晶格耦合两个反向旋转的模，在半个晶格周期的空间调制的非线性相互作用产生压缩。通过改变调制的振幅和相位，可以直接实现扭曲张量的各种情况，导致不同的压缩机制。其中包括单轴扭转和双轴反扭转，它们经常被认为是自旋压缩的最重要的范例。我们的方案自然地实现了Lipkin-Meshkov-Glick模型，可以同时自由地改变其所有参数。
2015-05-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Encoding a one-dimensional topological gauge theory in a Raman-coupled Bose-Einstein condensate
拓扑规范理论为某些强关联系统提供了强有力的有效描述，一个主要的例子是分数量子霍尔态的陈-西蒙斯规范理论。受控量子系统中的工程拓扑规范理论在概念和实践上都很重要，因为它将提供对具有奇异激发的系统（如任意子）的访问，而不需要强关联。在这里，我们讨论了一个计划，工程手征BF理论，拓扑规范理论的极小模型对应的陈-西蒙斯理论的一维约化，与超冷原子。利用该理论的局域守恒定律，我们将其量子哈密顿量编码为具有手征相互作用的超冷量子气体。在Edmonds等人（Phys. Rev. Lett. 110，085301（2013）），我们展示了如何在具有不平衡散射长度的拉曼耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中实现它，正如我们最近在实验上实现的那样（Frölian等人，Nature 608，293（2022））。我们从规范理论的角度讨论了手征凝聚体的性质，并通过数值模拟评估了有效量子描述的有效性。我们的方法为实现高维玻色-爱因斯坦凝聚体的拓扑规范理论奠定了基础。
2022-10-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Bose-Hubbard Hamiltonian: Quantum Chaos approach
本文讨论了量子混沌理论在多体量子物理学的一个典型模型--玻色-哈伯德模型中的应用，该模型特别描述了光晶格中超冷玻色原子的相互作用。经过初步的，纯量子分析的系统，我们介绍了经典对应的玻色-哈伯德模型和控制的半经典运动方程。我们分析了这些方程的冷原子的布洛赫振荡的问题，其中一些实验结果是可用的。这篇评论是为非专家撰写的，可以被视为对该领域的介绍。
2015-07-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Feshbach-resonant Raman photoassociation in a Bose-Einstein condensate
我们通过脉冲拉曼光缔合的两个组件的玻色-爱因斯坦凝聚体附近的强费什巴赫共振，反直观和直观的脉冲序列的稳定的异质结分子的形成模型。与单独的激光相比，弱拉曼光缔合对于违反直觉的（直觉的）脉冲序列被增强多达十（五）倍，而强拉曼光缔合几乎没有增强-无论脉冲序列如何。更强的原子内、分子内或原子-分子碰撞导致转换效率的预期降低，但是更强的环境原子间碰撞导致稳定分子产生的效率的意外增加。数值结果与解析近似值吻合较好。
2011-10-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Stability of spherically trapped three-dimensional Bose-Einstein condensates against macroscopic fragmentation
我们考虑了具有接触相互作用的三维球形玻色气体，并研究了零温下的玻色-爱因斯坦凝聚体是否稳定，以防止宏观碎裂成少量互不相干的碎片。我们的结果表示在一个无量纲的相互作用措施成比例的Pastas-Fermi参数。结果表明，虽然三维凝聚体本身是更稳定的宏观破碎比他们的准一维和准二维的同行，他们在一个足够大的值的无量纲相互作用措施，我们确定完全数值和半解析从一个连续极限的大粒子数的碎片。
2013-03-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Time Parametrizations in Long-Range Interacting Bose-Einstein Condensates
广义相对论时空中的时间重参数化不变性不允许我们以机械的测量方式在量子力学中挑出一个时间。出于这个问题，我们研究这种规范不变性在基态的准静态粗粒态的远程相互作用封闭系统的相同或确定的，宏观的，时空不均匀的玻色-爱因斯坦凝聚体在热力学和牛顿极限。因此，我们发现，这是一个理论上的反例，这种规范不变性，除了适当的时间平移不变性，在粗粒度的水平。
2021-09-23 gr-qc quant-ph
Quantum magnetism in strongly interacting one-dimensional spinor Bose systems
强相互作用的一维量子系统的行为方式通常与高维量子系统截然不同。当一个粒子试图在一维环境中运动时，它必然要与其他粒子相互作用并“推动”其他粒子，以便执行一种运动模式，而不管这些粒子是费米子还是玻色子。目前理论和实验的前沿是具有多个内部自由度的不同物种和/或粒子的混合系统。在这里，我们认为被困的两个组件玻色子与短程物种间的相互作用远大于他们的物种内的相互作用，并表明他们有新的能量和磁性。在强相互作用的制度，这些系统的能量是分数的基本谐振子陷阱量子和空间分离的基态与明显的铁磁波函数。此外，我们预测的激发态，具有完善的反铁磁有序。这适用于平衡和不平衡的系统，我们表明，这是一个通用的功能，从几个到多体系统的交叉。
2014-09-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el math-ph
Momentum state engineering and control in Bose-Einstein condensates
我们从理论上证明了使用遗传学习算法来连贯地控制玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学。我们特别考虑了由两束反向传播的激光束形成的光晶格中凝聚态的情况。激光器之间的频率失谐作为一个控制参数，可以用来精确地操纵冷凝物，即使在一个显着的平均场能量的存在。我们说明了这个过程中的凝聚体的相干加速，并在规定的相对相位的叠加的准备。
2001-08-22 cond-mat.soft quant-ph
Multimode NOON-state generation with ultracold atoms via geodesic counterdiabatic driving
该研究提出基于自俘获玻色-哈伯德模型的测地线反绝热驱动协议，用于快速高保真制备多模NOON态，饱和量子速度极限并实现指数级时间节省，适用于量子计量与量子信息。
2025-10-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Stationary states of Bose-Einstein condensates in single- and multi-well trapping potentials
Gross-Pitaevskii方程的定态解可以分为两类：一类是在非线性消失的极限下约化为相关薛定谔方程的本征函数的定态解，另一类是不具有线性对应物的定态解。分析和数值结果支持的第一类的解决方案，在其固有频率和相应的线性特征值之间的比率的存在条件。对于一维封闭系统，我们证明了在多阱外部势存在的情况下，不存在线性对应物的解。这些解决方案，在强非线性的限制下，有位于附近的潜在的极值的暗或亮孤子链的形式，代表宏观激发态的玻色-爱因斯坦凝聚体，并在原则上实验观察。
2001-07-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.AP
Quench induced vortex-bright-soliton formation in binary Bose-Einstein condensates
我们揭示了二元玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋亮孤子结构的自发产生，其中两个物质中的一个被势垒分割成两个部分，两个物质之间存在小的质量不平衡。为了触发动力学，势垒突然被移除，随后段执行逆流动力学。我们考虑的相对相位差的$π$的片段之间，而一个单一的量子化的涡旋可能会被印在其他物种的中心。的旋涡结构的数量内开发的分段的物种合并后，其部分被发现依赖于其他物种的初始旋涡的存在。特别是，在分段的物种和在其他物种的涡旋的$π$相位差的结果在一个单一的涡旋亮孤子结构。然而，当不分段的物种不包含一个漩涡的逆流动力学的分段的物种引起的涡偶极子在它伴随着两个明亮的孤立波中产生的非分段的物种。转向强烈的质量不平衡的混合物，与较重的分段物种，我们发现，发生相同的整体动力学，而淬火引起的非线性激发变得更加强大。检查的角动量的动力学，我们表明，它可以从一个物种转移到另一个，其转移率可以调整的物种间相互作用的强度和原子物种的质量。
2020-01-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
Possible realization of Josephson charge qubits in two coupled Bose-Einstein condensates
我们证明了两个耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在零温下可以实现一个量子比特，它是约瑟夫森电荷量子比特的对应物。这两个BEC是弱耦合的，并被限制在一个不对称的双阱陷阱中。当系统的“充电能量”远大于约瑟夫森能量，并且系统在简并点附近偏置时，两个BEC表示具有仅相差一个原子的两个状态的量子比特。简要讨论了BEC量子比特在实际BEC实验中的实现。
2002-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft quant-ph
Negative-mass effects in spin-orbit coupled Bose-Einstein condensates
负有效质量可以通过设计各种量子系统中的色散关系来实现。最近对自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体的实验表明，负的有效质量可以阻止凝聚体的自由膨胀，并在密度中产生条纹[M. Khamehchi等人，物理修订版信函118，155301（2017）]。在这里，我们表明，所观察到的条纹是由于只有一个的两个有效质量参数的负性，这导致先前预测的波包的色散，这导致自干涉。我们展示了如何配置仍然可以访问自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体，其中控制凝聚体的传播和扩散的质量参数都是负的，从而导致反传播自干扰包的新现象。
2018-08-31 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
Observation of Weak Collapse in a Bose-Einstein Condensate
研究了在光箱阱的均匀势场中制备的原子吸引玻色-爱因斯坦凝聚体的坍缩。我们的崩溃和崩溃动力学的临界点，观察普遍的行为与理论预期一致。最重要的是，我们观察到了一个明显的违反直觉的弱坍缩的实验特征，即使系统更不稳定可以导致更小的粒子损失。我们通过实验确定了弱坍缩原子损失的标度律，为非线性波现象的一般理论提供了基准。
2016-10-31 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
