Surface-modified Wannier-Stark states in a 1D optical lattice
研究了原子在垂直一维光晶格中的能谱。我们提出了一个有效的模型来描述原子和表面之间的相互作用在任何距离。我们的模型包括长程Casimir-Polder势和短程Lennard-Jones势,这两个势相对于光晶格势被认为是非微扰的。我们发现一个复杂的能谱,其中包含一对松散的束缚态本地化靠近表面除了表面改性的Wannier-Stark阶梯在长距离。本文提出了利用原子-表面态的松散束缚态进行原子干涉的方法来研究原子在反射镜上的吸附动力学。
2016-09-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Constructive impact of Wannier-Stark field on environment-boosted quantum batteries
本文研究Wannier-Stark场对Hubbard模型量子电池充电性能的影响,发现存在临界场强可提升功率,并揭示费米子电池在高温热浴下无需充电即可通过环境辅助ergotropy提取功。
2025-01-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Manifold approach for a many-body Wannier-Stark system: localization and chaos in energy space
研究了多体Wannier-Stark系统中超冷玻色子原子在光晶格中受Stark力作用下的共振隧穿效应。多体系统的性能有效地描述了在上带激发流形,这使得定期和量子混沌谱统计之间的过渡的研究。我们表明,我们的系统使得有可能控制的光谱统计本地在能量空间中的竞争力和粒子间的相互作用。通过与时间相关的斯塔克力扫描的动力学减少到单粒子设置中的朗道-齐纳问题。
2014-01-07 cond-mat.quant-gas
Noise assisted transport in the Wannier-Stark system
我们研究了一个额外的晶格势的存在下,驱动的谐波噪声过程,改变过渡率从地面带的第一个激发带在Wannier-Stark系统。除了数值模拟,我们提出了两个模型,捕捉动态的基本特征。第一个模型使用噪声驱动的朗道-齐纳近似,描述了整个系统的短时间演化非常好。第二个模型假设噪声过程的相关时间比系统的内部时间尺度大得多,但它可以很好地估计观测到的跃迁速率,并给出了一个简单的动态解释。其中一个重要的结果是,我们得到了一个方法来控制带间跃迁的第二晶格的帮助下。这可以在最先进的实验中使用玻色-爱因斯坦凝聚体或工程势中的光脉冲来容易地实现。
2013-02-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Hamiltonian engineering of spin-orbit coupled fermions in a Wannier-Stark optical lattice clock
设计具有可调相互作用的哈密顿系统为优化量子传感的性能和探索多体系统的新兴现象提供了机会。基于引力倾斜浅晶格中的部分离域Wannier-Stark态的光晶格时钟通过自旋轨道耦合支持优异的量子相干性和可调节的相互作用,从而呈现出强大的自旋模型实现。现场和场外的相互作用的相对强度可以调整,以实现在一个“魔术”晶格深度的零密度偏移。这种机制与大量的原子一起,能够证明最稳定的原子钟,同时最大限度地减少与原子密度相关的关键系统不确定性。相互作用也可以通过驱动离位Wannier-Stark转变来最大化,实现铁磁到顺磁的动态相变。
2022-01-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Geometric phase of Wannier-Stark ladders in alkaline-earth(-like) atoms
讨论了类碱土原子中周期性驱动钟态产生的Wanner-Stark阶梯的几何相位。以$^{171}$ Yb原子为例,我们证明了由两个失谐的时钟激光驱动的时钟态可以映射到两个带的Wannier-Stark阶梯上,其中系统沿阶梯的动力学行为映射到一维拓扑晶格中的Bloch振荡.当绝热条件满足时,在一个振荡周期内积累的几何相位被量子化,并揭示了随着激光器参数的调谐能带拓扑的变化。我们展示了如何通过不同核自旋态之间的干涉来实验检测几何相位。我们的研究揭示了工程的异国情调的能带结构在Floquet动力学。
2019-12-15 cond-mat.quant-gas
Anomalous transport in a topological Wannier-Stark ladder
具有相称晶格方向的dc(例如,电)场将$d=3$维度中的单个粒子能带结构转变成沿场方向空间局部化的无限组等间隔的不可约$(d-1)=2$维度Wannier-Stark(WS)能带结构。一旦WS带在能量上有缺口,预计粒子输运将被抑制。不可约的能带结构的拓扑特征导致填充能隙的一维边界态集合。因此,本征模在能量和空间上平滑连接,并在整个阶梯中产生异常粒子输运。手征边界模的数目可以通过直流场强来调节,并通过耗散能量和空间运动的分布以及粒子携带的角动量的温度依赖性来体现。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Bloch-Landau-Zener dynamics in single-particle Wannier-Zeeman systems
通过梯度磁场实现自旋相关隧穿的实验刺激[Phys. Rev. Lett. 111,225301(2013); Phys.Rev.Lett. 111,185301(2013)],我们研究了在自旋相关的恒定力的影响下,周期势中单个自旋半粒子的Bloch振荡和Landau-Zener隧穿的动力学。类似于Wannier-Stark系统,我们称我们的系统为Wannier-Zeeman系统。如果两个自旋态之间没有耦合,系统可以用两个倾斜方向相反的Wannier-Stark阶梯来描述。当两个自旋态被外场耦合时,两个Wannier-Stark阶梯之间的空间交叉变为空间反交叉。对于远离空间反交叉的波包,由于自旋相关的恒力,它将经历由本征带内Bloch振荡辅助的空间Landau-Zener跃迁,我们称之为Bloch-Landau-Zener动力学。如果自旋间耦合足够强,系统将经历绝热的布洛赫-朗道-齐纳动力学过程,其中自旋动力学遵循局域修饰态。另外,对于非强自旋间耦合,系统经历非绝热的Bloch-Landau-Zener动力学。
2015-04-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of Bloch Oscillations and Wannier-Stark Localization on a Superconducting Processor
Bloch振荡(BO)和Wannier-Stark局域化(WSL)是凝聚态物理中关于金属-绝缘体相变的基本概念。这些现象在半导体超晶格中也被观察到,并在光子波导阵列和冷原子等平台上进行了模拟。在这里,我们报告的BO和WSL的实验研究模拟与5-qubit可编程超导处理器,其中的有效哈密顿量是各向同性的$XY$自旋链。当通过适当地调整所有单个量子位来向系统施加线性势时,我们观察到链上单个自旋的传播被抑制。它倾向于在其初始位置附近振荡,这表明了BO和WSL的特性。我们验证了WSL长度与电势梯度呈负相关。受益于我们实验中所有量子位的精确单次同时读出,我们还可以研究热输运,这需要联合测量多个量子位。实验结果表明,作为BO和WSL的一个基本特征,热输运在线性势下也被阻断。我们的实验可以扩展到更多的超导量子比特,用于模拟量子多体系统中的各种非平衡问题。
2021-03-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Nonequilibrium Nonlinear Effects and Dynamical Boson Condensation in a Driven-Dissipative Wannier-Stark Lattice
本研究针对驱动耗散Wannier-Stark晶格玻色子系统,通过数值模拟揭示了弱相互作用下玻色子凝聚于单Wannier-Stark态、强相互作用下出现类Bloch振荡等非平衡现象,并给出含混沌区域的相图,为光子及超冷气体实验提供指引。
2024-08-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exact numerical methods for a many-body Wannier Stark system
本文给出了含两个Bloch带的多体情形下Wannier-Stark系统的数值积分的精确方法。我们的从头算方法允许治疗的玻色子统计和强粒子间相互作用的少体问题。数值实现是基于Lanczos算法的对角化的大,但稀疏对称Floquet矩阵。我们分析了该计划的效率方面的计算时间,这是多项式的规模与系统的大小。数值计算的本征系统的Floquet哈密顿描述我们的问题的分析。我们表明,这允许,例如,有效的检测和表征避免交叉及其统计分析。最后,我们比较我们的Lanczos对角化的效率计算的时间演化的多体系统与一个明确的四阶龙格库塔积分。这两种实现都大量利用了有效的矩阵向量乘法方案。我们的结果应该允许外推的精确方法的适用性,以增加规模的通用多体量子问题与玻色子统计。
2015-04-15 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph
Bloch oscillations of spin-orbit-coupled cold atoms in an optical lattice and spin current generation
研究了一维光晶格中自旋轨道耦合冷原子气体的布洛赫振荡动力学。系统的本征谱被确定为两个相互贯穿的Wannier-Stark阶梯。在此基础上,我们对Bloch振荡动力学进行了细致的分析,发现Wannier-Stark阶梯中相邻阶梯间的阶梯内耦合导致普通Bloch振荡,而阶梯间耦合导致叠加在其上的小振幅高频振荡,特别是自旋轨道相互作用破坏了伽利略不变性,这可以通过加速坐标系中两个自旋分量的异相振荡来反映.并探讨了在该系统中产生自旋流的可能性。
2019-02-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Analog quantum simulation of the spinor-four Dirac equation with an artificial gauge field
在光晶格中,二维时空调制的超冷原子Wannier-Stark系统模拟了Dirac粒子的行为。适当的附加调制产生人工规范场,其模拟磁场并强制使用全旋量四狄拉克方程。
2020-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Prethermal memory loss in interacting quantum systems coupled to thermal baths
本文研究了具有强Wannier-Stark势倾斜的扩展Fermi-Hubbard链在水浴中的弛豫动力学。当系统受到移相噪声的影响时,从一个纯的初始状态开始,系统的总冯诺伊曼熵单调增长。当系统耦合到有限温度的热浴时,情况变得相当不同。这里,对于足够大的场梯度和初始能量,熵在时间上达到峰值,并且几乎在系统松弛到热平衡之前达到其最大可能值(对应于最大混合状态)。这个熵峰值信号的预热记忆损失,相对于它发生的时间,系统被发现表现出一个简单的缩放行为在空间和时间。通过比较系统的动力学的简化模型,发现潜在的机制是与Wannier-Stark系统的本地化属性,这有利于耗散耦合的能量接近的本征态。
2020-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Off-resonant many-body quantum carpets in strongly tilted optical lattices
在抑制单粒子和多粒子一级隧穿共振的非共振区,研究了强斯塔克场中的单位填充玻色-哈伯德哈密顿量。利用考虑二阶隧穿过程的有效哈密顿量,研究了相干偶极波在光晶格中的传播。结果表明,偶极波函数在短时间内的演化是弹道式的,有限尺寸效应诱导动态自干涉图案称为量子carperts。我们还提出了边界的影响后,第一次反射波函数扩散正常的方差随时间线性变化。这一工作扩展了多体Wannier-Stark系统中的一维倾斜晶格系统的物理现象。
2015-12-21 cond-mat.quant-gas
Generation of robust entangled states in a non-hermitian periodically driven two-band Bose-Hubbard system
研究了在周期驱动作用下耦合到有效库的多体Wannier-Stark系统的非厄米特近似。我们展示了耗散和驱动的相互作用如何动态地诱导一个子空间的状态是非常强大的对耗散。我们数值探测这些渐近状态的结构和它们的鲁棒性的初始状态的准备和系统的大小的不完善。此外,渐近状态被发现是强烈纠缠,使他们感兴趣的进一步应用。
2016-11-19 cond-mat.quant-gas
Bloch Oscillations in Optical and Zeeman Lattices in the Presence of Spin-Orbit Coupling
研究了两种周期势场中自旋-轨道耦合原子的Bloch振荡:光学势和塞曼势。我们表明,在光晶格的自旋轨道耦合允许控制原子运动的方向,并可能导致完全抑制的振荡在特定值的耦合强度。在塞曼晶格中,发现能带在布里渊区的边界处彼此交叉,导致振荡的周期加倍。在所有情况下,振荡都伴随着赝自旋的旋转,其动力学由自旋-轨道耦合的强度决定。预测的效果进行了讨论,也在一个Wannier-Stark阶梯,其中在光晶格由两个相互移位等距子阶梯。
2016-10-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum particle in a parabolic lattice in the presence of a gauge field
我们分析了在人工磁场存在下具有附加谐波约束的二维晶格的本征态。虽然限制的柔软性使得体态和边缘态之间的区别变得困难,但谐波势和晶格的相互作用导致了三个能量区域中不同的状态分类:在低能量区域,晶格效应很小,所有状态都传输拓扑非平凡状态。对于高于某个临界值的大能量,周期性晶格通过类似于Wannier-Stark局域化的机制导致所有状态的局域化。在中能区输运中,拓扑非平凡态与拓扑平凡的反输运混沌态共存。的特征的本征态,特别是它们的传输特性进行了研究,并使用半经典分析解释。
2014-02-19 cond-mat.quant-gas