Clock shifts of optical transitions in ultracold atomic gases
我们计算了由于原子间相互作用而引起的光晶格中捕获的原子费米气体中的光学跃迁的位移，如Campbell { \it et al.}，Science { \bf 324}，360（2009）.用赝自旋形式描述光跃迁内部两态的密度矩阵，导出了包含探测光场空间不均匀性和原子间相互作用的Bloch方程.给出了频移随脉冲宽度、探测激光失谐量和探测光束电场空间依赖性的函数表达式。在低温半经典区，我们发现位移的大小与温度成正比。
2009-09-21 cond-mat.quant-gas
Quantum Gases in Optical Boxes
中性粒子光阱的光整形技术的发展导致了超冷原子和分子盒阱的发展。这些陷阱允许创造均匀的量子气体，并为多体物理学的研究开辟了新的可能性。它们简化了对实验结果的解释，提供了与理论更直接的联系，并且在某些情况下允许定性的新的、迄今为止不可能的实验。在这里，我们审查在这一新兴领域的进展。
2021-06-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Continued fraction analysis of dressed systems: application to periodically driven optical lattices
自旋的射频量子工程是基于非共振电磁场的修整。在周期性空间势中，粒子、电子或超冷原子的运动也会发生射频修整。敷料，产生重整化和冻结的系统能量，描述了不同的方法，打扮原子，磁共振半经典处理，连续分数解的薛定谔方程。通过对这些解的比较，指出半经典处理（记为$S$解）是计算超冷原子隧穿重整化的最方便的工具。
2013-02-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Mott insulators of ultracold fermionic alkaline earth atoms in three dimensions
本文研究了一类SU（N）Heisenberg模型，该模型描述了三维简立方晶格上费米子超冷碱土原子的莫特绝缘体。基于较早的半经典分析，磁秩序是不可能的，而我们专注于一个可解决的大N限制，旨在解决非磁性基态之间的竞争。我们发现一个丰富的相图作为填充参数k的函数，由各种各样的基态自发破缺晶格对称性，在某些情况下，时间反演对称性。一个特别突出的例子是自发破坏晶格旋转对称性的状态，其中立方晶格分裂成双层，每个双层形成二维手性自旋液体状态。
2013-04-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Post-Ehrenfest many-body quantum interferences in ultracold atoms far-out-of-equilibrium
在孤立系中，远不平衡的多体量子动力学必然会产生超出Eklfest时间尺度的干扰，在Eklfest时间尺度上，量子和经典的期望值会出现分歧。最近人们非常感兴趣的是这些干涉在量子信息在多个自由度上的传播中所起的作用，即~干扰超冷原子气体为探索这些现象提供了一个有希望的环境。从理论上讲，高度依赖的截断维格纳近似忽略了这些干扰。我们开发了一个半经典理论，桥梁的经典和量子概念在多体玻色子系统，并适当地纳入这种失踪的量子效应。对于介观填充的玻色-哈伯德系统，它表明，该理论捕获后的埃克塞特量子干涉现象非常准确，并包含相关的相位信息进行多体光谱的高精度。
2018-03-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
NOON states with ultracold bosonic atoms via resonance- and chaos-assisted tunneling
我们从理论上研究了微观原子NOON态的产生，|N，0> +|0，N>与N ~ 5粒子的叠加态，在对称双势阱中，通过超冷玻色子原子的集体隧穿，实现了超冷玻色子原子与N ~ 5粒子的叠加态.我们表明，周期性驱动的双井适当调整的振幅和频率参数允许一个大大提高这个隧穿过程，而不改变其集体性质。产生NOON叠加的时间尺度，其对应于隧穿时间的一半，并且对于所考虑的原子布居数，在未驱动的双阱中将非常大，从而可以大大减少，这使得通过该协议实现NOON态在实验上是可行的。共振和混沌辅助隧道被确定为在这种情况下的关键机制。它们对集体隧穿过程的影响的定量半经典评估允许人们确定驱动参数的最佳选择，以便尽可能快地生成那些NOON状态。
2021-01-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin textures in condensates with large dipole moments
我们用半经典方法数值求解了存在偶极粒子间力的玻色-爱因斯坦凝聚体的基态。我们的动机是模型，特别是，自发自旋纹理出现在量子气体与大的偶极矩，如52铬或镝凝聚体，或极分子组成的超冷气体。对于一个薄饼形的谐波（光学）势，我们提出了由非线性耦合和偶极相互作用的强度所跨越的基态相图。在拉长的谐振势中，我们观察到一种新的螺旋自旋织构。在没有外部极化场的情况下，根据半经典模型计算的织构主要类似于先前报道的铁磁F = 1旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的结果，这表明由偶极力引起的自旋织构在很大程度上与量子数F的值或偶极相互作用的起源无关。
2010-07-13 cond-mat.quant-gas
Semiclassical quench dynamics of Bose gases in optical lattices
我们分析了玻色-哈伯德模型在突然量子猝灭到弱相互作用状态后的时间演化。具体而言，最近在京都大学的实验的动机，我们数值模拟的动能和原位相互作用的能量在早期的时间，这是观察到的超冷玻色气体在立方光晶格的非平衡动力学的重新分配与单占据莫特绝缘体状态。为了计算与实验情况相对应的短时动力学，我们将截断维格纳近似（TWA）应用于立方晶格上的玻色-哈伯德模型。我们表明，我们的半经典方法定量再现快速再分配动力学。我们进一步分析了在具有大填充因子的正方形晶格上的玻色-哈伯德模型中密度-密度关联在相同时间的空间扩展。当系统初始处于相干态时，我们发现关联函数中关联波包的传播速度强烈依赖于最终相互作用强度，并且受基元激发最大群速度的两倍限制.相反，当系统初始处于Mott绝缘体状态时，波包的传播速度近似与最终相互作用强度无关。
2018-10-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Universal dynamical phase diagram of lattice spin models and strongly correlated ultracold atoms in optical lattices
我们研究了二维和三维各向异性海森堡模型的半经典动力学。这种模型描述了光晶格中的晶格自旋系统和硬核玻色子。我们数值求解Landau-Lifshitz型方程的晶格，并表明，在磁化和相互作用各向异性的相图中，可以识别几个不同的制度的动态。这些区域可以区分的基础上的字符的一维孤子激发，这种孤子的横向调制的稳定性。小振幅和长波长的扰动可以分析使用映射的非线性流体动力学方程KdV型方程。数值上，我们发现，孤子和动力学的性质一般保持类似于我们的分析结果，即使是大振幅和短距离的不均匀性，这使我们能够获得一个普遍的动力学相图。作为一个具体的例子，我们研究了从磁化阶跃状态开始的系统的动力学演化，并表明振荡区的形成及其对横向调制的稳定性可以从孤子的性质来理解。在政权不稳定的横向调制，我们观察到形成的块型解决方案与调制在各个方向上。我们讨论了我们的结果与超冷原子的实验的影响。
2012-01-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Momentum-space Aharonov-Bohm interferometry in Rashba spin-orbit coupled Bose-Einstein condensates
由于最近的实验实现的合成Rashba自旋轨道耦合铺平了一条新的途径，探索和工程的拓扑相位在超冷原子，一个精确的，固体检测的Berry相位一直希望明确的表征系统拓扑结构。本文提出了一种在面内塞曼场突变的Rashba自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中进行动量空间Aharonov-Bohm干涉测量的方案，能够测量Rashba能带的Berry相位.我们发现，与狄拉克点的存在下，Berry相位直接揭示了一个强大的黑暗干涉条纹，并作为外部塞曼场的函数的特点是由条纹的对比度。我们还建立了一个变分模型描述的干涉过程与半经典运动方程的基本动力学量，这导致了一致的轨迹和几何相位的实时模拟的Gross-Pitaevskii方程。该研究将为超冷原子系统Berry相的实验检测提供及时的指导，并有助于进一步研究它们在动量空间中的干涉动力学。
2017-10-17 cond-mat.quant-gas
Measurement of Chern numbers through center-of-mass responses
探测超冷原子云的质心可以用来测量陈数，这是量子霍尔效应背后的拓扑不变量。在这项工作中，我们将展示如何这样的质心观测可以有一个更丰富的依赖拓扑不变量比以前讨论的。事实上，质心的响应不仅取决于通常在固态系统中测量的电流密度，而且还取决于颗粒密度，颗粒密度本身可能对能带结构的拓扑结构敏感。我们采用半经典的方法，数值模拟的支持下，突出质心响应和更标准的电导率测量之间的关键差异。我们通过分析二维和四维量子霍尔效应来说明这一点。这些结果对工程拓扑系统的实验，如超冷气体和光子学具有重要意义。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Dynamic generation of spin-squeezed states in bosonic Josephson junctions
我们分析了双势阱中超冷玻色原子凝聚态压缩态的形成。重点是从初始相干的多体量子态动态形成这种态。描述了两种情况：在系统稳定点附近的演化过程中，以及在不稳定点附近的短时间演化过程中，压缩的形成。后者被证明在很短的时间内产生高度压缩的状态。在半经典近似的基础上，我们用简单的解析公式预言了压缩量、压缩量的$N$标度和相干自旋的形成速度，成功地描述了数值结果.将这种在超冷原子系统中产生高压缩自旋态的新方法与文献中的其他标准方法进行了比较。
2012-09-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Radio frequency spectroscopy of polarons in ultracold Bose gases
最近的实验进展使得能够实现浸没在超冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的移动杂质。在这里，我们考虑具有两个或更多个内部超精细状态的杂质，并研究它们的射频（RF）吸收光谱，这对应于两个不同的超精细状态之间的跃迁。我们计算RF光谱的情况下，当涉及的超精细状态之一与BEC相互作用，而另一个状态是非相互作用的，通过执行非微扰的激发不同数量的声子模式的概率的重新确认。在相互作用的存在下，杂质被BEC的Bogoliubov激发所修饰，并形成极化子。RF信号包含以相对于裸杂质跃迁频率测量的极化子能量为中心的δ函数峰，其权重等于极化子状态中的裸杂质特征的量。RF频谱也有一个广泛的不相干的部分所产生的背景激发的BEC，与一个特征的幂律尾，出现作为一个普遍的物理接触相互作用的结果。我们讨论了直接RF测量，其中杂质最初是在相互作用状态，和反向RF测量，其中杂质最初是在非相互作用状态。在后一种情况下，为了计算RF谱，我们解决了极化子形成的问题：移动杂质动态地被Bogoliubov声子修饰。我们的解决方案的基础上的Bogoliubov声子相干态的含时变分分析，成为精确的杂质时，本地化。此外，我们还表明，这样的一个antenness比较以及与半经典估计的BEC中的移动杂质的传播振幅。我们的技术可以扩展到的情况下，当初始和最终的杂质状态与BEC相互作用。
2014-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Probabilistic Hysteresis in an Isolated Quantum System: The Microscopic Onset of Irreversibility from a Quantum Perspective
近年来，人们在大粒子数的限制下研究了超冷原子孤立哈密顿系统的概率滞后，在这种情况下，半经典处理是足够的。在这些扫描实验中，控制参数被缓慢地（动态地）来回调整，不可逆性的起源被证明是穿过分界线的来回蓝色通道（可积情况）或进出相空间中混沌海洋的通道（混沌情况）。在这里，我们专注于完整的量子力学描述的可积系统，并显示半经典的结果出现在大粒子数的限制。在相空间中，经典绝热性失效的分界线的交叉，量子系统中不可逆性的起源是绝热能级的一系列避免的交叉：它们变得如此接近，以至于对于适度的粒子数，外部参数的变化已经不切实际地缓慢，以达到完全可逆演化的量子绝热极限。对于一个缓慢的，但有限的扫描速率，我们发现一个广泛的制度，量子结果同意半经典的结果，但只有当除了限制$N\to \infty$的初始系综的状态被认为是具有足够的初始能量宽度。相反，对于单个初始能量本征态，我们发现后向扫描揭示了强的量子效应，即使对于非常大的粒子数。
2020-03-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Condensate and superfluid fraction of homogeneous Bose gases in a self-consistent Popov approximation
本研究采用自洽Popov近似研究三维弱相互作用均匀玻色气体的凝聚体与超流组分，发现有限温度下凝聚体组分随相互作用强度非单调变化并存在全局极大值，给出了实验观测的参数区间与可观测量表达式，还讨论了有限尺寸效应。
2024-07-14 cond-mat.quant-gas
Quantum gas mixtures in different correlation regimes
本文提出了一种双组分超冷玻色气体的多体描述，当其中一种处于弱相互作用状态，另一种处于弱相互作用或强相互作用状态。在一维极限下，后一种情况系统是一个混合体，其中Tonks-Girardeau气体浸入玻色-爱因斯坦凝聚体中，这是一类涉及可调超流环境的新量子系统的例子。我们描述的过程中相分离微观和半经典在这两种情况下，并表明量子关联保持在分离的阶段。
2012-08-09 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Phase transition to Bose-Einstein condensation for a Bosonic gas confined in a combined trap
研究了超冷玻色气体在一维光晶格和谐振势构成的组合阱中从相变到宏观超流的过程，着重研究了系统的临界温度和从组合阱中释放出的玻色气体的干涉图样.基于半经典能谱，我们对临界温度$T_{c}$进行了解析近似，并将解析结果与数值计算结果进行了比较。对于低于$T_{c}$的有限温度，我们计算了正常气体和超流气体的干涉图样。总的干涉图显示出“峰叠峰”的特征。作为比较，我们还给出了实验观察到的$^{87}$ Rb原子从一维光晶格系统中释放出来的干涉图样。我们的观察结果与理论结果是一致的。
2010-11-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Analytical approach to the two-site Bose-Hubbard model: from Fock states to Schrödinger cat states and entanglement entropy
我们研究了双模玻色-哈伯德哈密顿量模型系统中占据数Fock态到薛定谔猫态的内插，例如双阱中的玻色子或超导库珀对盒。在排斥相互作用制度下，通过一个简化的单粒子描述，我们计算，解析，能量，数量波动，耦合到热浴下的稳定性，纠缠熵和Fisher信息，所有的单粒子重叠参数的超几何多项式。我们的方法使我们能够找到这些量如何与玻色子的数量成比例。在吸引相互作用区，我们用不平衡参数计算了相同的物理量，发现半经典近似预言的在相互作用U_c处发生的对称性破缺只在无限玻色子数的极限下才成立。对于一个大的，但有限的数量，我们确定的相互作用，Uc*，这可以促进作为交叉点从相干到非相干制度，可以确定为崩溃阈值的特征强度。此外，我们发现，无论是正相互作用还是负相互作用，Fisher信息总是与玻色子的在位数的方差成正比。结果表明，纠缠熵在接近Uc* 时最大，在2Uc到0的整个相互作用范围内，纠缠熵都超过了相干熵.
2012-05-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
