Bosons in optical lattices - from the Mott transition to the Tonks-Girardeau gas
我们提出的结果从量子蒙特卡罗模拟囚禁玻色子在光晶格,专注于交叉从软核玻色子气体的Tonks-Girardeau气体在一维光晶格。我们发现,根据测量的量,在Tonks-Girardeau制度中发现的行为已经观察到在相对较小的相互作用强度值。进入Tonks-Girardeau制度的有限临界值并不存在。此外,我们讨论了两种量子蒙特卡罗方法模拟大规模玻色子系统的计算效率:随机级数展开中的有向环和蠕虫算法。
2004-12-21 cond-mat.stat-mech
Exact coherent states of a harmonically confined Tonks-Girardeau gas
利用标度变换,我们精确地确定了一个谐波约束的Tonks-Girardeau气体的动态下的陷阱频率的任意时间变化。我们展示了如何在一维膨胀的"动态费米子化“发生的动量分布迅速接近理想的费米气体分布,并根据陷阱频率的突然变化的气体进行无阻尼呼吸振荡显示交替玻色子和费米子字符在动量空间。振荡中没有阻尼是真正的唐克斯体系的一个特点。
2005-06-27 cond-mat.stat-mech
Quench dynamics of a Tonks-Girardeau gas released from a harmonic trap
本文研究了不可穿透玻色子气体从简谐囚禁势释放到圆上的非平衡动力学。多体动力学解析求解和时间依赖性的所有物理相关的描述。我们证明了,对于大的时间和热力学极限,约化的密度矩阵的任何子系统收敛到一个广义吉布斯系综的结果,可积的模型。我们讨论的方法在后期的平稳行为。我们还描述了纠缠熵的时间依赖性,它在定态下得到一个非常简单的形式。
2013-06-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium dynamics of the anyonic Tonks-Girardeau gas at finite temperature
我们推导出了任意离子Tonks-Girardeau气体在有限温度下的非平衡动力学的精确描述,将Atas等人的结果[Phys. Rev. A 95,043622(2017)]扩展到任意统计的情况。单粒子约化密度矩阵表示为积分算子的Fredholm子式,其核为有限温度下自由费米子的单粒子格林函数,统计参数决定积分算子前的常数.我们表明,这种表示使用Nyström的方法的数值评估显着优于文献中存在的其他方法时,没有重叠的波函数的解析表达式。我们说明了显着的特点和新的现象存在于两个实验相关的场景中的动力学的任意系统:量子牛顿的摇篮设置和呼吸振荡的陷阱频率的突然变化发起的。
2020-09-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Ultracold atoms in one-dimensional optical lattices approaching the Tonks-Girardeau regime
最近在一维光晶格中对超冷原子碱金属气体的实验已经证明了从软核玻色子气体到硬核极限中的Tonks-Girardeau气体的转变,其中一维玻色子在许多方面表现得像费米子。我们已经研究了潜在的多体物理,通过数值模拟,在一个单一的框架,同时容纳软核和硬核限制。我们发现Tonks-Girardeau气体只在最强的光晶格势下才能达到。结果稍高的密度,其中的气体已经在较弱的光晶格电位开发莫特样相,表明这些莫特样的短程相关性不提高收敛到硬核极限。
2004-11-22 cond-mat.stat-mech
Quench Dynamics of Anyon Tonks-Girardeau Gases
本文利用任意子-费米子映射方法研究强相互作用任意子在谐振子陷阱中的淬火动力学,发现密度分布与统计参数无关,陷阱关闭时动量分布呈对称费米子行为,频率淬火时出现不对称呼吸模式,并观察到约化单体密度矩阵的对称性破缺与重现。
2022-09-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Evidence for the super Tonks-Girardeau gas
我们提供的证据支持Astrakharchik等人最近提出的在准一维玻色气体的吸引相互作用区域中存在超级Tonks-Girardeau气体类态的建议。我们表明,超级Tonks-Giradeau气体的状态对应于一个高度兴奋的Bethe状态中的可积相互作用玻色气体的玻色子获得硬核行为。类气体状态的性质在很宽的范围内从强排斥到强吸引平滑地变化。在这个区域中有一个额外的稳定的类气体相,其中玻色子形成两体束缚态,表现得像硬核玻色子。
2005-09-23 cond-mat.stat-mech
Interference of a Tonks-Girardeau Gas on a Ring
我们研究了环上不可穿透玻色子的一维气体的量子动力学,并研究了当最初被困在环一侧的气体被释放,通过光偶极光栅分裂,并在环的另一侧重新组合时产生的干扰。当光学偶极光栅的波矢大于初始气体的有效费米波矢时,会产生大的可见度干涉条纹。
2002-02-11 cond-mat.stat-mech
Kinetic theory for a mobile impurity in a degenerate Tonks-Girardeau gas
本文给出了简并Tonks-Girardeau气体中杂质粒子运动的动力学理论。该理论基于一维玻尔兹曼方程。提出了一种求解该方程的迭代方法,在某些特殊情况下可得到精确解,在一般情况下可得到精确的近似解。以前,我们已经报道,杂质达到一个非热稳定状态,其特征在于由杂质的动量$p_\infty$取决于其初始动量$p_0$。本文给出了$p_\infty(p_0)$的详细推导过程。我们还研究了杂质在恒力$F$作用下的运动。它表明,如果杂质比主机粒子,$m_i>m_h$,阻尼振荡的杂质动量发展,而在相反的情况下,$m_i<m_h$,振荡是不存在的。确定了作为所施加力的函数的稳态动量。在弱力极限下,发现对于轻杂质,它与力无关,对于重杂质,它与$\sqrt{F}$成比例。
2014-09-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Self-bound droplet of Bose and Fermi atoms in one dimension: Collective properties in mean-field and Tonks-Girardeau regimes
我们研究了一维玻色子和自旋极化费米子的稀混合体。基态具有吸引玻色-费米散射长度,是一个自束缚液滴,即玻色云和费米云叠加的玻色-费米亮孤子。我们发现,量子涨落使玻色-费米孤子稳定,使得对于任何有限吸引玻色-费米散射长度,都存在一维亮孤子。我们研究了原子亮孤子的密度分布和集体激发,表明它们依赖于所涉及的玻色子机制:平均场或Tonks-Girardeau。
2007-01-30 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Non-Equilibrium Steady State of the Lieb-Liniger model: exact treatment of the Tonks Girardeau limit
为了研究量子可积模型中非平衡定态的出现,我们研究了Lieb-Liniger模型的Tonks-Girardeau或硬核玻色子极限.我们考虑气体从一半突然膨胀到整个封闭箱,一个典型的非均匀淬火的情况下,也被称为“几何淬火”。在精确计算猝灭重叠的基础上,通过严格处理热力学和大的时间和距离限制,我们发展了一种推导NESS的解析方法。我们的方法是基于复杂的分析工具的推导渐近的多体波函数,并没有必要使用有效的非相互作用的字符的硬核玻色子气体和足够强大的推广到真正的相互作用的情况下。
2020-07-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Exact Density Profiles of 1D Quantum Fluids in the Thomas-Fermi Limit: Geometric Hierarchy to the Tonks-Girardeau Gas
Graduate School of Informatics, Chiba University(千叶大学信息研究生院)
本文提出了一种几何框架,用于描述一维量子流体在Thomas-Fermi极限下的密度分布,揭示了理想玻色气体、平均场超流体和强相关Tonks-Girardeau气体之间的层级关系,并推导了声速标度关系。
2026-03-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Universal off-diagonal long-range order behaviour for a trapped Tonks-Girardeau gas
系统的单体密度矩阵的最大特征值$λ_0$相对于其粒子数$N$的标度通过渐近关系$λ_0 \sim \mathcal{B}\,N^{\mathcal{C}}$定义指数$\mathcal{C}$和系数$\mathcal{B}$。$\mathcal{C}=1$的情况对应于非对角长程序。对于一维均匀Tonks-Girardeau气体,一个也被玻色化证实的著名结果给出了$\mathcal{C}=1/2$。在这里,我们调查的非均匀的情况下,最初解决的行为$\mathcal{C}$在存在一个一般的外部捕获潜在的$V$。我们认为,价值$\mathcal{C}= 1/2$的特点的硬核系统独立的潜在的$V$的性质。然后定义了描述动量分布峰值和对应于$λ_0$的自然轨道与$N$的标度的指数$γ$和$β$,并导出了标度关系式$γ+ 2β= \mathcal{C}$ .以幂律势$V(x)\propto x^{2n}$为特例,给出了$γ$和$β$作为$n$的函数的解析公式.系数$\mathcal{B}$的分析预测也得到。这些公式是利用最近的场理论公式推导出来的,并与数值结果进行了比较。协议非常好。
2018-09-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Stochastic Simulation of a finite-temperature one-dimensional Bose-Gas: from Bogoliubov to Tonks-Girardeau regime
本文提出了一种从头算随机方法,用于计算从弱相互作用到强相互作用的一维玻色气体的热性质。离散化的问题的结果在一个玻色-哈伯德一样的哈密顿量,其虚时间演化的计算访问的随机因式分解的动能。为了实现收敛足够低的温度,量子涨落是必不可少的,随机因子分解推广到块,并采用密度矩阵重整化的想法。我们比较我们的数值结果的密度和一阶相关性与分析预测。
2005-03-09 cond-mat.stat-mech
Ground state properties of a Tonks-Girardeau Gas in a periodic potential
本文研究了一维周期势场中玻色Tonks-Girardeau气体的基态性质。单粒子约化密度矩阵的数值计算系统的$N=265$玻色子。对最低轨道占据数的标度分析表明,在公度和非公度情况下,周期性捕获的TG气体不存在玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。我们发现,在公度情况下,最低轨道占据数、最低轨道振幅和零动量峰高与粒子数的标度指数分别为0、-0.5和1,而在非公度情况下,它们分别为0.5、-0.5和1.5.这些指数在一个普遍的关系中相互关联。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum Generalized Hydrodynamics of the Tonks-Girardeau gas: density fluctuations and entanglement entropy
我们应用量子广义流体力学(QGHD)的理论介绍[物理。124,140603(2020)],以获得在Tonks-Girardeau(TG)或硬核极限下,从双阱到单阱的陷阱猝灭后,一维囚禁玻色气体的密度涨落和纠缠熵的渐近精确结果。在分析方面,QGHD理论的二次性质与TG点处出现的共形不变性互补,以固定这些量的通用部分。此外,众所周知的硬核玻色子到自由费米子的映射允许使用费舍尔-哈特维格猜想的广义形式来修复纠缠熵中紫外截止的非平凡时空依赖性。TG气体的自由性质也允许在数值方面获得更准确的结果,其中与相互作用的情况相比,可以模拟更多数量的粒子。分析和数值预测之间的协议是非常好的。然而,对于密度涨落,人们必须平均掉数值中存在的大的弗里德尔振荡,才能恢复这种一致性。
2021-11-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Two-spinon effects on the thermal Tonks-Girardeau gas
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院物理研究所)
研究双自旋子激发对Tonks-Girardeau气体场-场相关函数的影响,揭示其在低温下的主导作用及粒子-空穴激发对其贡献的抑制作用。
2025-08-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Canonical-ensemble scaling of Tan's contact in the trapped Tonks--Girardeau gas
Center of Mathematics, Computing, and Cognition, Federal University of ABC(ABC联邦大学数学、计算与认知中心)
通过正则系综的鞍点约化,推导了有限温度下谐振子陷阱中Tonks–Girardeau气体Tan接触在大$N$极限下的标度律,包括领先项和次领先项,并验证了其与正则系综数据的吻合。
2026-08-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Polarizability and dynamic structure factor of the one-dimensional Bose gas near the Tonks-Girardeau limit at finite temperatures
计算了一维玻色气体在Lieb和Liniger模型中的动态密度响应的关联函数。一个精确的玻色-费米映射被用来在一个赝势哈密顿量的费米子表示中工作。导出了Hartree-Fock近似和广义无规相位近似,并计算了动态极化率。结果对1/γ中的一阶有效,其中γ为Lieb-Liniger耦合参数。给出了有限温度下动、静态结构因子的近似表达式。由于朗道判据,结果排除了在大γ区任何有限温度下的超流性。由于精确的玻色-费米对偶,结果适用于弱p波相互作用的无自旋费米子以及强相互作用玻色子。
2006-02-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium quantum thermodynamics of determinantal many-body systems: Application to the Tonks-Girardeau and ideal Fermi gases
本文发展了一种计算时变势场中量子多体系统功分布特征函数的一般方法,其多体波函数可以表示为Slater行列式形式。我们的结果适用于广泛的系统,包括一个理想气体的无自旋费米子在一维(1D),Tonks-Girardeau(TG)气体的硬核玻色子,以及一维气体的硬核任意子。为了说明我们的方法的实用性,我们专注于TG气体局限于一个任意的时间依赖的捕获势。特别是,我们使用的行列式表示的多体波函数的TG气体的非平衡态热力学的特点,并获得精确的和计算上易于处理的表达式--在Fredholm行列式-平均工作,工作概率分布函数,nonadiabaticity参数,和Loschillary振幅。当应用到谐波捕获TG气体,我们的平均工作和nonadiabaticity参数的结果减少到以前使用另一种方法得到的。接下来,我们提出使用陷阱频率的周期性调制,以便通过利用参数共振现象将系统驱动到高度非平衡态。在这样的驱动协议下,非绝热性参数可以达到大的值,这表明与先前考虑的突然淬火协议相比,在系统上进行了大量的不可逆功。这种设想在超冷原子实验中是可以实现的,有助于对系统所有热力学性质的基本理解。
2020-10-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Frustration-induced quantum phase transitions in a quasi-one-dimensional ferrimagnet: Hard-core boson map and the Ton ks-Girardeau limit
我们提供了一个超流绝缘体转变(SIT)的磁振子在准一维量子亚铁磁体与{ \it各向同性}竞争反铁磁自旋相互作用的证据。这种SIT发生在两个不同的亚铁磁相之间,这是由于磁振子激发引起的间隙的阻挫闭合。因此,它会导致单重态和三重态在晶格晶胞的相干叠加和幂律衰减的交错自旋关联函数沿横向的自发磁化。一个核心玻色子图表明,渐近接近SIT的磁振子达到Tonks-Girardeau极限。在一阶过渡到单重磁螺旋相伴随着临界反铁磁有序之前,观察到凝聚单重态的量子化性质。在强挫折极限下,系统发生解耦过渡,成为一个孤立的有间隙的两条腿的梯子和一个临界的单线性链。
2008-07-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quasi One-Dimensional Bosons in Three-dimensional Traps: From Strong Coupling to Weak Coupling Regime
我们分析了最近关于$^{87}$ Rb原子的Tonks-Girardeau气体的实验。木下T. Wenger和D.S. Weiss,Science { \bf 305},1125(2004))。我们发现实验数据与Lieb,Seiringer和Yngvason(Phys. Rev. Lett. { \bf 91},150401(2003)),但是通过考虑原子云的横向宽度的变化的理论更好地描述。利用这个理论,我们还研究了$^{87}$ Rb气体在不同状态下的自由轴向膨胀:Tonks-Girardeau气体,一维玻色-爱因斯坦凝聚体和三维玻色-爱因斯坦凝聚体。
2005-07-07 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Irregular Dynamics in a One-Dimensional Bose System
研究了一维环中$δ$ -相互作用玻色子的多体量子动力学。主要的注意力是支付从平均场到Tonks-Girardeau制度的过渡使用的相互作用粒子理论的方法。我们分析,分析和数值,如何香农熵的波函数和动量分布依赖于时间的弱和强相互作用。我们发现,从定期(准周期)到不规则(“混沌”)动力学的过渡与唐克斯-吉拉多制度的发病相吻合。在后一种制度的动量分布的系统揭示了一个统计松弛的稳态分布。通过研究释放陷阱并使玻色子系统弹道膨胀后获得的干涉条纹,可以在实验上观察到这种跃迁。
2003-11-17 cond-mat.stat-mech
Quantum droplets with particle imbalance in one-dimensional optical lattices
本研究针对一维光学晶格中二元玻色子混合物的粒子数失衡量子液滴,通过DMRG模拟及热力学极限外推,揭示了失衡下的成对行为、有效磁化、粒子排出临界点及未配对粒子形成超Tonks-Girardeau气体的规律。
2024-01-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Dynamical density-density correlations in the one-dimensional Bose gas
基于精确的Bethe Anneal解,采用混合理论/数值方法计算了具有δ函数相互作用的一维玻色气体(Lieb-Liniger模型)的零温度动力学结构因子,该方法允许在弱耦合的Bethe Anneal解和强耦合的Tonks-Girardeau解之间连续插值.结果应该是实验与布拉格光谱。
2006-11-13 cond-mat.stat-mech hep-th physics.atom-ph
Levy distribution in many-particle quantum systems
Levy分布,以前用来描述经典系统的复杂行为,表现出的特点,量子多体系统。使用两种互补的方法,正则和巨正则形式主义,我们发现,Tonks-Girardeau气体的动量分布,-一维气体的$N$不可穿透(硬核)玻色子,谐波限制在有限温度下的晶格,服从Levy分布。最后,我们将我们的分析扩展到不同的限制设置,并证明了可调Levy分布正确地再现了实验可访问区域的动量分布。我们的发现允许复杂的多体量子态的校准,通过使用一个独特的标度指数。
2010-02-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Interaction quench of dipolar bosons in a one-dimensional optical lattice
本文研究一维光晶格中偶极玻色子的相互作用淬灭,发现从单位填充TG Mott态出发时仅在极弱偶极强度下保持稳定,而所有团簇态均会坍缩,揭示了长程偶极相互作用下稳定激发态所需的精细条件。
2025-03-11 cond-mat.other cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
One-particle density matrix of trapped one-dimensional impenetrable bosons from conformal invariance
本文计算了具有非均匀密度分布的一维Tonks-Girardeau气体的单粒子密度矩阵,这要归功于最近的一个观测,它将这个系统与弯曲空间中的二维共形场论联系起来。结果在大粒子密度和小密度变化的极限下是渐近精确的,并且对任意的俘获势都成立。在谐波陷波器的特定情况下,我们从不同的方法恢复了Forrester等人[Phys.Rev.A67,043607(2003)]获得的公式。
2017-04-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Exact results for one-dimensional disordered bosons with strong repulsion
我们研究了具有强排斥相互作用和弱无序的一维无公度玻色子。类似于干净的Tonks-Girardeau气体,玻色-费米映射用无序的自由费米子来表达这个问题。因此,许多已知的结果,特别是适用于密度-密度相关,分布函数的局域态密度,和完整的光谱统计。我们还分析了玻色子动量分布,并评论这些预测在超冷原子气体的实验观测性。
2005-05-13 cond-mat.stat-mech
Local correlations in a strongly interacting 1D Bose gas
基于精确可解的Lieb-Liniger模型,提出了一种计算强相互作用一维玻色气体局域关联的解析方法。结果是在零温度和有限温度下得到的。它们描述了相互作用引起的局部多体关联函数的减少,并可用于实现和识别强耦合Tonks-Girardeau制度在实验中与冷玻色气体在1D制度。
2003-06-24 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
The 1D interacting anyon gas: low-energy properties and Haldane exclusion statistics
本文在Bethe平衡解的背景下讨论了具有$δ$ -函数相互作用的一维任意子气体的低能性质。研究发现,任意子统计参数和动力学耦合常数导致了玻色子和费米子之间的Haldron不相容统计插值。此外,任意子参数可以触发超出费米统计的统计,对于费米统计,排除参数$α$大于1。详细讨论了Tonks-Girardeau极限和弱耦合极限。结果支持$α$在色散关系中的普遍作用。
2006-05-26 cond-mat.stat-mech
Kinetic temperature and pressure of an active Tonks gas
通过计算机模拟与解析理论,研究一维活性Tonks气体,引入动理温度推导出压强解析式,澄清了异常聚集无相变的反常行为,并揭示了动理温度与泳压间适用于高维的关联。
2024-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-temperature correlations in the one-dimensional trapped and untrapped Bose gases
计算了非零温度下一维囚禁排斥玻色气体中单粒子和多粒子的动态关联函数。这些关联函数的点之间的距离的增加的衰减由标度指数控制,该标度指数在观测量方面具有通用表达式。这个表达式在弱相互作用Gross-Pitaevskii极限和强相互作用Girardeau-Tonks极限下都是有效的,但所涉及的观测量取决于相互作用强度。封闭陷阱引入了一个弱的质量中心的标度指数的依赖。我们还推测密度-密度关联函数的结果。
2003-06-30 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.SI