Stability of persistent currents in superfluid fermionic rings
本研究基于含时密度泛函理论，探讨了零温下超流费米环中持久电流的稳定性，揭示了由量子涡旋增殖和Cooper对破缺机制导致的两种临界绕数。
2025-07-15 cond-mat.quant-gas
Persistent superfluid flow arising from the He-McKellar-Wilkens effect in molecular dipolar condensates
我们表明，He-McKellar-Wilkens效应可以诱导一个持续的流动中的玻色-爱因斯坦凝聚体的极性分子被限制在一个环形陷阱，通过电偶极矩介导的偶极相互作用。对于具有磁偶极矩的原子的玻色-爱因斯坦凝聚体，我们表明，虽然理论上可以通过Aharonov-Casher效应诱导持续流动，但所需的电场强度是禁止的。我们还概述了一个实验的几何形状，专门用于观察的He-McKellar-Wilkens效应在toroidally-trapped冷凝。
2016-06-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
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
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
Cooperative stabilization of persistent currents in superfluid ring networks
European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）
研究通过环形拓扑结构实现超流环网络中持久电流的协同稳定化，揭示了相锁定解的稳定性与系统规模的关系。
2026-01-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con nlin.AO
Superfluid to Mott transition in a Bose-Hubbard ring: Persistent currents and defect formation
在这里，我们重新审视Kibble-Zurek机制的超流玻色子慢慢地驱动整个过渡到莫特绝缘相。利用含时变分原理和树张量网络相结合的方法，我们研究了在32个格点上具有人工经典规范场的一维环形玻色-哈伯德模型中退火过程中的电流.我们发现，超流电流显示，在最初的减少，持续振荡的生存，即使当系统内的莫特绝缘相。我们证明了这种振荡的振幅与剩余能量有关，表征了在跨越量子临界点时产生的缺陷，而它们的频率与莫特绝缘相的谱隙相匹配。我们的预测可以在未来的原子电子学实验中得到验证中性原子在环形陷阱。我们相信，所提出的设置提供了一个有趣的，但简单的平台，研究非平衡量子动力学的持续电流的实验。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Minimally destructive, Doppler measurement of a quantized, superfluid flow
多普勒效应，即由于运动而引起的声音频率的偏移，在经典气体和量子超流体中都存在。在这里，我们进行了原位，最小破坏性的测量，在一个环形的，超流体玻色-爱因斯坦凝聚体使用多普勒效应的持续电流。在这种凝聚体中产生的声子模式的频率多普勒移动的持续电流。这种频率偏移将导致驻波声子模式与持续电流一起被“拖曳”。通过测量这种进动，可以提取背景流速。这种技术将在绕组数很重要的实验中得到应用，例如在新兴的“原子电子”器件中。
2016-06-06 cond-mat.quant-gas
Fundamental connection between temperature-quenched 2D superfluids and 2D quantum turbulence
温度猝灭的二维超流体和二维量子湍流之间有一个基本的联系：猝灭后涡度衰减的机制是二维湍流的涡度拟能级联。示出的级联的范围随淬火后的时间增加为$t^{1/2}$，等于表征淬火的动态缩放长度。这些结果可能适用于其他相序过渡涉及拓扑对象的衰变。
2021-12-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Renormalized analytic solution for the enstrophy cascade in two-dimensional quantum turbulence
采用基于Kosterlitz无重正化的Fokker-Planck方程，研究了与热浴相连的超流膜中二维量子湍流的前向拟能级联.稳态叶栅是通过以恒定速率注入初始分离较大的涡对而形成的。它们以恒定的通量扩散到更小的尺度，最终在达到核心尺寸时湮灭。能谱变化为$k^{-3}$，类似于已知的二维经典流体拟能级联的谱。还可以研究叶栅的动力学，对于初始涡对分布达到尖峰的情况，系统演化为衰减的$k^{-3}$叶栅需要大约四个涡翻转时间，这与最近的计算机模拟一致。这些见解的级联的性质，也可以更好地了解温度淬火的二维超流体，其中的涡度的衰减被发现通过湍流级联进行的相序过程。这种与湍流的联系可能是一般相序的基本特征。
2020-04-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generation and decay of persistent current in a toroidal Bose-Einstein condensate
持续的电流，或“无摩擦的流动”，以及量子涡旋是超流性的标志。最近，在环形势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体中，实验观察到原子的长寿命持续流动。这使得超流性的基础研究成为可能，并可能导致高精度计量学和原子电子学的应用。本文综述了我们最近对搅拌环形玻色-爱因斯坦凝聚体中持续电流产生的理论研究，并讨论了我们对原子电子电路中滞后现象的新研究。
2014-12-02 cond-mat.quant-gas
Persistent oscillations of the order parameter and interaction quench phase diagram for a confined Bardeen-Cooper-Schrieffer Fermi gas
本文用数值方法研究了超流超冷费米气体在三维雪茄形谐波势阱中的相互作用猝灭动力学。在本文中，我们研究了超流序参量的振幅模式后，相互作用淬灭开始在BCS相深处，并在BCS-BEC交叉制度结束。为此，我们利用Bogoliubov-德Gennes形式主义，它明确考虑到限制潜力，并提供了一个微观的系统完全一致的描述。我们发现超流序参量模的非谐非线性振荡，即，希格斯模式这种振荡持续很长时间，只有一个小的幅度调制是可见的。我们将这种振荡的频率和平均值与超流相中库珀对的破缺联系起来。此外，我们还证明了这种持续振荡的发生与我们模型中混沌动力学的发生有关。最后，我们计算了一个相互作用淬火相图的Higgs模式上的BCS侧的BCS-BEC交叉的淬火，并讨论其性质作为雪茄形陷阱的纵横比的函数。
2018-05-29 cond-mat.quant-gas
Holographic Vortex Liquids and Superfluid Turbulence
超流湍流，通常被称为量子湍流，是一个迷人的现象，但缺乏令人满意的理论框架。全息对偶通过将某些量子理论的动力学映射到经典引力的动力学上，为研究量子湍流提供了一种系统的新方法。我们使用这种引力描述，在两个空间维度的全息超流体中数值构建湍流。我们发现，超流的动能谱服从Kolmogorov -5/3标度律，因为它在正常流体中的湍流。我们跟踪这种缩放到一个直接的能量级联注入能量在长波长，看着它流到一个短距离的规模设置的涡核大小，涡湮灭和涡阻力耗散变得有效。这与二维正常流体湍流的逆能量级联形成鲜明对比。我们还证明了微观耗散谱有一个简单的几何解释。
2012-12-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con gr-qc
Decay of persistent currents in annular atomic superfluids
本研究通过数值模拟Gross-Pitaevskii方程，探究环形原子超流体中涡旋导致持续电流衰减的机制，发现光学印记不完美和障碍物高度影响临界环流及衰减率，与实验一致。
2023-07-05 cond-mat.quant-gas
Emergence of Large-Scale Structures in Holographic Superfluid Turbulence
本文在近极端 Reissner-Nordström 黑洞全息模型中研究二维超流湍流，发现低温下涡旋团簇形成并伴随逆能量级联，揭示其源于量子耗散导致的涡旋偶极子近不动特性，深化了对极端条件下量子湍流的理解。
2024-02-28 cond-mat.quant-gas hep-th
Crow instability of vortex lines in dipolar superfluids
本文利用平均场模拟研究偶极超流体中量子涡旋线的 Crow 不稳定性，揭示偶极极化方向对 Kelvin 模选择、涡旋曲率及失稳增长率的调控作用。
2025-09-30 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Observation of Relaxation Stages in a Nonequilibrium Closed Quantum System: Decaying Turbulence in a Trapped Superfluid
本研究观测到囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体衰减湍流弛豫的两个 distinct 阶段，即正、逆粒子级联，均可用波湍流理论的自相似解解释，为非平衡量子多体系统弛豫研究提供了重要见解。
2025-01-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
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
Chaos, Metastability and Ergodicity in Bose-Hubbard Superfluid Circuits
超流性的标志是亚稳态流动状态的出现，这种状态携带着持续的循环电流。考虑到玻色-哈伯德超流环，我们澄清了“量子混沌”在这方面的作用。我们表明，标准的朗道和Bogoliubov超流性标准失败，这样的低维电路。我们还讨论了一个相干操作的SQUID一样的设置的可行性。最后，我们讨论了强多体动力学局域化效应的表现。
2017-12-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Kelvin waves and the decay of quantum superfluid turbulence
本文对超流$^4$ He在低温和超低温下量子化涡旋纠缠的自由衰变进行了全面的统计研究，$0\leqslant T \leqslant 1.1\,$ K。使用高分辨率涡丝模拟与完整的Biot-Savart涡动力学，我们表明，对于超低温$T\lesssim 0.5 \,$ K，当相互摩擦参数$α\simeq α' < 10^{-5}$，涡重联激发开尔文波的波长$λ$的涡间距离$\ell$的顺序。这些激发级联到分辨率尺度$Δξ$，其在我们的模拟中为$Δξ\sim \ell/100$阶。在这个尺度上的开尔文波数值阻尼线平滑过程，这是应该模仿开尔文波的耗散的声子和旋子发射在涡核的规模。我们表明，开尔文波级联是统计上重要的：最短的可用开尔文波在级联的末端确定的平均涡线曲率$S$，给出$S \gtrsim 30 /\ell$，并发挥主要作用，在超低温下的缠结衰减低于$0.6\,$ K。发现$\ell S$对分辨率尺度$Δξ$的依赖性与弱相互作用开尔文波的L 'vov-Nazarenko能谱$E\Sb{LN}\propto k^{-5/3}$一致，而不是Vinen提出的大振幅开尔文波湍流的能谱$E\Sb{LN}\propto k^{-1}$。我们还表明，已经在$T=0.8\,$ K，当$α$和$α'$仍然很低，$α\simeq α'<10^{-3}$，开尔文波级联是完全阻尼，涡线非常平滑，$S \…
2014-08-29 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Controlled acoustic-driven vortex transport in coupled superfluid rings
Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Georgia Southern University（佐治亚南方大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Lund University（隆德大学）；Universitá di Padova（帕多瓦大学）
研究通过分析双环超流体中持久电流振荡，揭示声学激发在涡流动力学中的作用，提出简化流体模型预测振荡频率和阻尼率，并展示通过调节环间势垒实现可控涡流转移。
2026-05-09 cond-mat.quant-gas
Inverse Energy Cascade in Forced 2D Quantum Turbulence
我们在一个受迫二维量子涡旋湍流的极小模型中证明了一个逆能量级联。我们模拟的Gross-Pitaevskii方程的运动超流体强迫由一个固定的网格的障碍电位，和阻尼由一个固定的热云。强迫注入大量的涡旋能量到系统中的规模在几个愈合长度。强迫和阻尼的制度，涡能被有效地传输到大的长度尺度通过一个逆能量级联与集群的增长相同的循环涡，柯尔莫哥洛夫标度律在动能频谱在一个很大的惯性范围内，和频谱凝聚的动能在系统大小的规模。我们的研究结果提供了明确的证据，以前在各种经典系统中观察到的逆能量级联现象，也可以发生在量子流体中。
2013-02-18 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Turbulent velocity spectra in superfluid flows
我们目前的速度谱测量在三个低温液体4 He稳定流：网格和尾流在加压风洞能够实现平均速度高达5米/秒的温度以上和以下的超流转变，下降到1.7 K，和“大块”湍流在1.55 K，能够维持平均超流速度高达1.3米/秒。根据流动情况，用于风速测量的滞止压力探头可分辨出湍流叶栅惯性状态的一至二十年。我们没有发现任何证据表明在超流转捩之下的湍流的二阶统计不同于在转捩之上的经典湍流的二阶统计。
2012-02-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Order from chaos: Observation of large-scale flow from turbulence in a two-dimensional superfluid
远离平衡的相互作用系统趋向于演化到稳定状态，表现出大尺度结构和秩序。在二维湍流中，流体的看似随机的涡旋运动可以演变成持续的大尺度旋涡。Lars Onsager提出了一个基于量子化涡旋的统计力学的模型来解释这种行为。在这里，我们报告的第一个实验确认Onsager的湍流模型。我们拖曳网格障壁通过扁扁超流体玻色-爱因斯坦凝聚体来产生非平衡分布的涡旋。我们观察到一个反向的能量级联驱动的蒸发加热的旋涡，导致稳态配置的特点是负温度。我们的研究结果打开了一个途径，在相互作用的量子系统驱动远离平衡的涌现结构的定量研究。
2018-03-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Turbulence scaling laws across the superfluid to supersolid transition
我们调查量子湍流在一个二维的被困超固体和证明，波和涡湍流涉及三重级联，而不是双级联，在超流体。由于存在与平移对称性破缺相关的第二个无隙模，预测在波动湍流中将出现新的$k^{-13/3}$标度律。在振荡超固体内部同时快速的涡旋-反涡旋产生和湮灭导致涡旋湍流中的$k^{-1}$标度律。基于Gross-Pitaevskii方程的数值模拟证实了预测。
2017-05-04 cond-mat.quant-gas
The true mechanism of spontaneous order from turbulence in two-dimensional superfluid manifolds
在包含点状涡旋的二维（2D）湍流流体中，Lars Onsager预测，向流体添加能量可以导致形成类似符号的涡旋的持续集群，即，Onsager涡旋（OV）团。在二维均匀盘状玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的超流湍流演化过程中，发现在没有能量输入的情况下，可以形成一对符号相反的OV团簇.这种惊人的自发秩序被解释为由于涡旋蒸发加热机制，即，涡-反涡对的湮灭，其去除最低能量的涡，从而提高每个涡的平均能量。然而，在我们寻找奇异的OV状态在一个无边界的二维球BEC，我们发现，OV集团从来没有形成，尽管涡对的湮灭。我们的分析表明，与一般的看法相反，涡对湮灭发出强烈的声波，阻尼所有的旋涡的运动，从而抑制OV集团的形成。我们还提出了明确的证据表明，所观察到的自发OV状态的真正机制是从BEC边界的涡旋逃逸。揭示这一机制铺平了道路，为全面了解紧急涡订单在二维流形的超流体驱动远离平衡。
2021-05-04 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.flu-dyn
Stabilizing persistent currents in an atomtronic Josephson junction necklace
本研究在环形超流体构成的原子电子学约瑟夫森结项链中实现有限环流态，发现增加结数可提升临界电流与环流稳定性，揭示其与超流体分数变化的相反趋势，为原子电子学应用及宏观叠加态观测提供新途径。
2023-11-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Selective Rotation and Attractive Persistent Currents in Anti-Dipolar Ring Supersolids
研究反偶极环凝聚体形成的层状超固体，揭示其能量–角动量色散与持续电流特征，并通过非对称弱连接实现不同层的超流体或刚体旋转选择。
2024-02-29 cond-mat.quant-gas
Mesoscale Equipartition of kinetic energy in Quantum Turbulence
对有限温度下超流氦的湍流进行了数值研究。直接数值模拟进行了“截断HVBK”模型，它结合了连续描述的Hall-Vinen-Bekeravich-Khalatnikov方程的附加约束，这种连续的描述不能超出量子长度尺度与个人超流涡之间的平均间距。一个很好的协议被发现与实验测量的旋涡密度。此外，通过改变湍流强度，观察到涡间距随雷诺数的变化规律为$Re^{-3/4}$，与经典湍流中的粘性尺度相似。在高温极限，Kolmogorov的惯性叶栅恢复，从以前的数值和实验研究的预期。随着温度的降低，惯性级联仍然存在于大尺度，而在小尺度下，该系统的发展对统计均分的动能之间的频谱模式，与特征$k^2$速度谱。超流激发在一系列介观尺度上的积累使超流能够通过与剩余的正常流体的相互摩擦来持续耗散动能，尽管后者在低温下变得罕见。结果表明，在低温下，超流涡量主要集中在这些中尺度区域，而在高温下，超流涡量主要集中在惯性区域。这一观察结果应对衰减湍流实验的解释产生影响，这些实验通常基于涡线密度测量。
2012-02-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Nonlinear dynamics of Josephson vortices in merging superfluid rings
研究了三维势阱中两个具有不同涡度的平行环形玻色-爱因斯坦凝聚体的合并问题。在隧道耦合制度，约瑟夫森涡（旋转磁通）出现在之间的障碍的超流。当障碍逐渐消除，我们观察到基本上是三维的量子涡旋的演化，其中可能包括发展的开尔文-亥姆霍兹不稳定性在环之间的接口，在一个弱耗散的Gross-Pitaevskii方程的框架。一个最初人口较多的环，携带着持续的电流，可以把一个最初不旋转的人口较少的环拖入同一个漩涡状态。凝聚体的最终状态主要取决于双环集合中的初始粒子数不平衡，以及三维俘获势的形状，扁长或扁长。在扁长（轴向伸长）的配置，强大的3D混合结构可能会出现作为合并的结果，对应于不同的涡旋的持续电流。
2019-11-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Energy spectra and cascade in the spin turbulence of a driven spinor Bose-Einstein condensate
Seoul National University（首尔大学）；NextQuantum, Seoul National University（首尔大学 NextQuantum）；Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔大学应用物理研究所）
通过研究驱动自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋湍流，发现自旋相互作用能谱呈现-7/3幂律标度，并观察到自由衰减过程中自旋相互作用能向高波数的直接级联。
2026-05-30 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Observation of vortex-antivortex pairing in decaying 2D turbulence of a superfluid gas
在二维（2D）经典流体中，大尺度流动结构从湍流中出现，这被称为逆能量级联，其中能量从小到大的长度尺度流动。一个有趣的问题是，这种现象是否会发生在本质上无粘性和无旋的超流体中。原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs）是一种扁扁几何结构，为研究二维超流湍流提供了一个实验平台，但由于缺乏湍流样品中单个量子涡旋的环流符号信息，对BECs的全面研究受到了阻碍。在这里，我们演示了一个漩涡符号检测方法，通过使用布拉格散射，我们调查在一个高度扁BEC在低温下的衰减湍流，我们的最低值是$\sim 0.5 T_c$，其中$T_c$是超流临界温度。我们观察到，弱的空间配对之间的旋涡和反涡发展的湍流BEC，这对应于涡偶极子气体政权预测的高耗散。我们的研究结果提供了一个直接的定量标记的调查各种二维湍流制度的BEC系统。
2017-05-10 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Driving phase slips in a superfluid atom circuit with a rotating weak link
我们在环形原子（23 Na）玻色-爱因斯坦凝聚体周围观察到量子化持续电流态之间的相位滑移。这些相位滑移是由一个围绕环缓慢旋转的弱链接（一个局部区域的超流密度降低）引起的。这类似于在外部磁场存在下具有弱连接的超导回路的行为。当弱连接旋转得更快时，定义明确的相位滑移不再发生，涡旋进入冷凝物的主体。该系统的一个值得注意的特点是能够动态地改变弱连接，从而改变临界电流，这是一个很难在超导或超流氦电路中实现的特点。
2012-10-27 cond-mat.quant-gas
Sound-induced vortex interactions in a zero-temperature two-dimensional superfluid
通过积分出序参量的纵向涨落，系统地推导了由Gross-Pitaevskii方程描述的非相对论二维超流体中相互作用涡旋的有效作用量.在运动方程中不存在几何发散系数。我们的分析是有效的，在一个稀释的限制涡的intervortex间距是大的相比，核心的大小，并在涡核中的原子数的波动被抑制。我们分析了声音引起的修正的动态的涡旋-antivortex对，并表明，有没有不稳定的湮灭，这表明，声音介导的相互作用是不够强，破坏一个逆能量级联在二维零温度超流湍流。
2014-11-21 cond-mat.quant-gas hep-th
Acceleration-driven dynamics of Josephson vortices in coplanar superfluid rings
本文理论上研究了共面双环原子玻色-爱因斯坦凝聚体中由耦合持续电流引起的约瑟夫森涡旋动力学，发现施加线性加速度可产生非零净隧穿电流及不对称涡旋位移，展现了在量子传感中的应用潜力。
2024-11-14 cond-mat.quant-gas
Persistent Currents in Ferromagnetic Condensates
具有标量序参量的玻色凝聚体中的持续电流被序参量流形的拓扑结构所稳定。在具有多组分序参量的凝聚体中，超流在拓扑上有可能在不离开流形的情况下“展开”。我们研究这个过程中的铁磁凝聚体的情况下，使用长波长的能量泛函，包括超流和自旋刚度的能量。利用类比的弹性杆和刚体运动，我们表明，载流状态在1D环形几何结构之间的自旋螺旋的能量最小值和孤子状配置的最大值的过渡。简要讨论了与最近超冷原子实验的相关性。
2020-03-13 cond-mat.quant-gas
Tuning the Critical Current in Toroidal Superfluids via Controllable Impurities
European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；University of Florence（佛罗伦萨大学）
该研究结合数值与实验方法，探究可控杂质对环形玻色-爱因斯坦凝聚体最大超流的影响，实现对持续电流稳定性的精确调控，确立原子超流体为超流机制研究的纯净平台，推动原子电子量子技术发展。
2025-11-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Persistent, controllable circulation of a polariton ring condensate
本文报告了在无驱动力条件下极化激元环状凝聚体持续环流的直接观察，利用短激光脉冲可按需控制其环流方向，并持续数十至数百圈，理论模型成功解释了无角动量脉冲引发环流的机制。
2025-03-12 cond-mat.quant-gas
Anomalous Doppler effect in superfluid and supersolid atomic gases
本文利用流体力学方法，推导了零温度下破缺伽利略不变性的超流体和超固原子气体中的反常多普勒效应，并通过理论计算与时间依赖模拟给出了定量估计。
2025-05-09 cond-mat.quant-gas
Spontaneous generation of quantum turbulence through the decay of a giant vortex in a two-dimensional superfluid
我们通过模拟囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体中的巨涡旋衰变，展示了二维量子湍流的产生。在计算由Gross-Pitaevskii方程描述的量子流体的不可压缩动能谱时，验证了双对数图中的双线性形式。小动量的特征标度行为与Kolmogorov $k^{-5/3}$定律相似，而大动量的标度行为则保证了核尺寸$k^{-3}$幂律的普适性。这表明了一种与逆级联相一致的能量传输机制。所描述的物理系统与目前可用的实验技术创造巨大的漩涡的可行性开辟了一条新的途径来探索量子湍流。
2014-05-05 cond-mat.quant-gas
Drag force on an impurity below the superfluid critical velocity in a quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensate
在平均场Gross-Pitaevskii理论的背景下，在超流体中运动的障碍物在临界速度以下存在无摩擦流。我们计算了由于量子涨落和热涨落引起的次一阶修正，并发现在所有亚临界速度和温度下，δ函数杂质在准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中运动时受到一个非零力的作用.这种力的产生是由于来自杂质两侧的反射量子涨落的多普勒频移的不平衡。我们的计算是基于一个一致的扩展Bogoliubov理论的相互作用强度的二阶，并找到新的解析解的Bogoliubov-de Gennes方程的灰孤子。我们的研究结果提出了关于量子动力学在超流体中形成持续电流的问题。
2009-08-31 cond-mat.quant-gas
Anomalous Doppler effect in two-component Bose-Einstein condensates
Pitaevskii BEC Center, CNR-INO（皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心，意大利国家研究委员会红外光学研究所）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）
研究双组分玻色-爱因斯坦凝聚体中持续电流引起的异常多普勒效应，并提出实验测量方法。
2025-12-15 cond-mat.quant-gas
Enstrophy Cascade in Decaying Two-Dimensional Quantum Turbulence
我们报告的证据在大规模点涡模拟衰减二维量子湍流的涡拟能级联。设计一种方法来产生量子涡旋配置的动能狭义地定位在一个单一的长度尺度附近，动力学被发现是很好的特征在于超流雷诺数，$\mathrm{Re_s}$，这只取决于涡的数量和初始动能规模。在自由发展的涡表现出的经典涡拟能级联的功能，包括$k^{-3}$幂律动能谱，和稳定的涡拟能通量与惯性输送到小尺度。对于$N\gtrsim 500$旋涡，叶栅出现了清晰的特征。模拟到非常大的雷诺数（$N = 32, 768$涡），观察到的经典理论的其他功能：Kraichnan-Batchelor常数收敛到$C' \approx 1.6$，和宽度的$k^{-3}$范围尺度为$\mathrm{Re_s}^{1/2}$。结果支持一个普遍的现象学支撑经典和量子流体湍流。
2017-02-15 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
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
Mean-field yrast spectrum and persistent currents in a two-component Bose gas with interaction asymmetry
本文分析了具有任意相互作用不对称性的环形双组分玻色气体的平均场YRAST谱。特别令人感兴趣的是的可能性，yrast频谱发展当地的最小值，持续的超流流可以发生。通过分析平均场能量泛函，我们发现局部极小值可以在平面波状态下找到，并出现在系统参数满足一定的不等式。然后，我们继续表明，这些平面波状态可以是yrast状态，即使当yrast频谱不再表现出局部最小值。最后，我们得到了当平面波态不再是yrast态时成立的条件。具体的例子说明了各种相互作用的不对称所扮演的角色。
2015-09-15 cond-mat.quant-gas
A ring of BEC pools as a trap for persistent flow
在周期性的约瑟夫森结晶格中，隧穿率的增加可以驱动莫特绝缘体-超流转变。结果表明，凝聚波函数的缠绕数$W$随失超时间的增加而减小，符合Kibble-Zurek机制（KZM）。然而，在非常慢的猝灭玻色-哈伯德动力学重排波函数相位，使其随机行走冷却，$\bar{W^2}$减少，并最终波函数变得太冷，以克服分离不同的$W$的势垒。因此，与KZM相反，在非常慢的猝灭中，$\bar{W^2}$通过具有“临界”步长的随机游走设定，与$τ_Q$无关。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Generation of high winding-number superfluid circulation in Bose-Einstein condensates
我们通过实验和数值模拟证明了在高度扁玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中确定性地产生多重量子化超流绕障碍物环流的方法。我们的方法涉及螺旋的蓝色失谐激光束，作为一个排斥的光学势，周围和朝向中心的BEC。这种光学势首先作为排斥搅拌器在BEC内引发超流，然后作为钉扎势将超流循环的中心输送到冷凝物的中心。通过改变束流沿螺旋轨迹运动的速率，我们有选择地控制引入BEC的净循环。我们实验上实现了钉扎超流与绕组数高达11，持续至少4秒。在螺旋轨迹的末端，当钉扎束处于全功率时，BEC具有环形几何形状，具有高缠绕数的持续电流。或者，光束功率可以斜降，允许控制放置相同循环的单量子化涡旋的集群。这种技术可以作为一个积木在未来的实验架构，以创建按需涡流分布和超流循环BEC。
2021-09-27 cond-mat.quant-gas
Optimizing persistent currents in a ring-shaped Bose-Einstein condensate using machine learning
本研究提出用高斯过程学习器实验控制超流体搅拌以产生玻色-爱因斯坦凝聚体持续电流，可优化四种搅拌结果，验证了搅拌鲁棒性与持续电流可靠生成的可行性。
2023-12-13 cond-mat.quant-gas
Superfluid flow past an obstacle in annular Bose--Einstein condensates
我们研究了一维非线性薛定谔模型在周期性边界条件下通过障碍物的流动，其动机是最近的实验与玻色-爱因斯坦凝聚体在环形陷阱中。在一定的旋转速度以上，出现了具有非平凡相位分布的局部解。与无限域有显著不同的是，在这种情况下有许多临界速度。在每一个临界速度下，定常流解消失在鞍心分叉中。分叉图的这些相互连接的分支导致循环量子添加到相关联的解决方案。这反过来又与最近许多实验和理论著作中持续电流的表现有关，我们触及了这些联系。所识别的波形和不稳定的解分支的不稳定性的复杂动力学证明。
2016-07-18 cond-mat.quant-gas nlin.PS
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
Characteristics of Two-Dimensional Quantum Turbulence in a Compressible Superfluid
在适当的强制下，流体表现出湍流，其特征受到流体的限制几何形状的强烈影响。本文研究了环形阱中高度扁玻色-爱因斯坦凝聚体中的二维量子湍流。作为一种可压缩的量子流体，该系统提供了丰富的现象学，允许涡和声能之间的耦合。小规模的搅拌产生实验观察到的无序的涡流分布，演变成大规模的流动形式的持续电流。实验的数值模拟揭示了二维量子湍流的其他特征：自发聚集的相同的循环涡，和不可压缩的能量谱与$k^{-5/3}$依赖低波数$k$和$k^{-3}$依赖高$k$。
2012-04-06 cond-mat.quant-gas
Persistent currents in ultracold gases
本文综述超冷原子在环形人工规范场中形成的持续电流，总结多组分玻色子、费米子及混合物实验进展及其在量子多体研究和物质波器件中的应用。
2025-07-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Impurity-controlled vortex mobility and pair-breaking in fermionic superfluid rings
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Faculty of Physics, Warsaw University of Technology（华沙理工大学物理学院）；Department of Physics, University of Washington（华盛顿大学物理系）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
利用时间相关密度泛函理论研究BCS区费米子超流环中杂质密度和尺寸对持续流耗散的影响，发现临界缠绕数随杂质密度增加但受对断裂阈值限制，并识别出四种涡旋迁移率机制。
2026-06-24 cond-mat.quant-gas
