Cosmological Constant: A Lesson from Bose-Einstein Condensates
宇宙学常数是现代物理学中最紧迫的问题之一。我们解决这个问题,从紧急重力的角度来看,通过使用模拟重力模型。事实上,玻色-爱因斯坦凝聚体中涌现度规的动力学可以用一个类泊松方程来描述,该方程带有一个真空源项,让人想起一个宇宙学常数。对这一项的直接计算表明,在突现引力情形中,这个常数自然会比突现有效场论的朴素基态能量小得多。这表明,正确计算宇宙学常数需要详细了解爱因斯坦方程是如何从完整的微观量子理论中产生的。从这个角度来看,宇宙学常数似乎是任何量子或突现引力场景的决定性测试台。
2012-02-28 cond-mat.quant-gas gr-qc
Emergent criticality and universality class of spin and charge density wave transitions of two-component lattice Bose gases in optical cavities at finite temperature
研究了光晶格中二组元晶格旋量玻色气体在Mott-绝缘体极限下的有限温度自旋密度波(SDW)和电荷密度波(CDW)跃迁。在约为原位相互作用能一半的温度范围内,我们发现了一个新的临界区域,特别是一条新的双临界线和两条临界线,分别与有限温度的SDW-CDW,SDW-SDW和SDW-CDW转变有关。对标度行为的临界指数的直接计算和在此临界区的有效理论研究表明,它们属于五维Ising普适类,清楚地表明了系统相互作用的长程性质。我们的预测的紧急临界可以很容易地观察到目前的实验装置在中间温度范围内的一半左右的现场相互作用能。
2020-12-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Emergent ballistic transport of Bose-Fermi mixtures in one dimension
一维简并玻色-费米(BF)混合物是低温下具有玻色子自由度和费米子自由度的两种解耦Luttinger液体的新实现。然而,这种去耦Luttinger液体的电荷的传输特性尚未被研究。在这里,我们应用广义流体力学研究一维(1D)BF混合物的输运性质与δ函数的相互作用。初始状态被设置为两个具有不同温度的一维BF混合物的半无限半,在时间$t=0$和接合点$x=0$接合在一起。使用Bethe的animals解决方案,我们首先严格证明了存在的玻色子和费米子自由度的保守费用,保持欧拉型连续性方程。然后,我们解析地获得了仅依赖于比率$ξ=x/t$的局部守恒量的密度和电流的分布。左右移动的准粒子激发的两个半形成多个分段的光锥流体动力学,显示弹道输运的守恒电荷密度和电流在不同的自由度。我们的分析结果提供了一个深刻的理解量子系统中的多组分Luttinger液体的量子输运与玻色子和费米子统计。
2019-10-16 cond-mat.quant-gas
The nonlinear Dirac equation in Bose-Einstein condensates: Superfluid fluctuations and emergent theories from relativistic linear stability equations
本文给出了蜂窝光晶格Dirac点处玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)稳定性分析的理论和数学基础。玻色子的s波散射和晶格相互作用的组合限制了平均场的描述,因此也限制了狄拉克点附近布洛赫包络函数中的涡旋配置。为了保证结果的准确性,本文用两种独立的方法对相对论性线性稳定性方程进行了完整的推导。的RLSE的解决方案被用来计算波动和寿命的非线性狄拉克方程,其中包括Mermin-Ho和Anderson-Toulouse skyrmions,与寿命$\approx 4$秒的涡解。除了涡旋稳定性的RLSE提供洞察集体超流激发,我们发现编码的物理学的几个既定的理论的字符。特别是,RLSE减少到Andreev方程,在非相对论和半经典的限制,马约拉纳方程,涡核内,和Dirac-Bogoliubov-de Gennes方程,当最近邻相互作用。此外,通过调节质量间隙,各种旋量耦合的相对强度,对于小和大准粒子动量区域,我们得到了弱-强Bardeen-Cooper-Schrieffer超导性,以及基本的波动方程,如薛定谔,狄拉克,克莱因-戈登和Bogoliubov-de Gennes方程。我们的结果同样适用于一个强自旋轨道耦合的BEC,其中拉普拉斯的贡献可以忽略不计。
2015-10-07 cond-mat.quant-gas
Emergent interaction-induced topology in Bose-Hubbard ladders
本文研究强相互作用Bose-Hubbard两腿梯中的多体动力学,揭示单粒子缺陷可由两条反向交错SSH链界面处涌现的零能边缘模局域化,从而无需复杂哈密顿量工程即可产生非平庸拓扑。
2024-09-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent Weyl Nodes and Berry Curvature in Bose Polarons via $p$-Wave Feshbach Coupling
The University of Tokyo(东京大学);RIKEN Nishina Center(理化学研究所西村中心);Quark Nuclear Science Institute, The University of Tokyo(东京大学夸克核科学研究所);Kochi University(高知大学);The Open University of Japan(日本开放大学)
研究通过p波费什巴赫耦合揭示玻色极子中涌现的韦尔节点及其带来的非零伯瑞曲率,以及电荷杂质伴随的旋磁异常现象。
2026-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Emergent Pauli blocking in a weakly interacting Bose gas
多体相互作用和维度之间的关系是众多涌现量子现象的组成部分。一个突出的例子是玻色气体,它在被限制在一维(1D)时遵守无限的守恒定律,禁止热化和约束动力学。在我们的实验中,我们证明了这样的1D行为可以比预期的更远地延伸到朝向3D的维度交叉。从一个弱相互作用玻色气体被困在一个高度拉长的潜力,我们执行淬火煽动一个单一的密度模式的动力学。利用广义流体力学理论,我们确定了主要的弛豫机制为系统的相关集体激发的一维退相,即快速性。令人惊讶的是,失相仍然占主导地位,即使温度远远超过传统的限制,热化应该发生的一维。我们把我们的观察归因于一个紧急的泡利阻塞的横向激发,造成的rapidities假设费米统计,尽管气体是纯粹的玻色子。因此,我们的研究表明,1D物理学不像以前想象的那么脆弱,因为它甚至可以在存在重大扰动的情况下持续存在。更广泛地说,通过采用多体系统的精确Bethe无量纲解,我们促进了对微观相互作用如何产生涌现宏观行为的解释。
2022-12-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Exotic Superfluid with Emergent flux in a one-dimensional Bose-Fermi mixture
本研究在一维玻色-费米哈伯德模型中发现新型手性超流体(CSF)相,通过简化模型揭示其低能物理,数值验证其时间反演对称破缺与涌现通量特性,为冷原子实验实现提供参考。
2024-10-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Emergent Phases in an Extended Bose-Hubbard Model with Three-body On-site Interaction
研究了具有三体现场相互作用的扩展Bose-哈伯德模型。利用精确对角化方法和变分矩阵乘积态算法\emph{Alps mps-optim},计算和分析了能荷隙和有限系统关联函数,得到了系统的相边界,确定了系统的相和相变。对于\mbox{$\frac{V}{U} = 0.6$}和\mbox{$\frac{W}{U} = 0$},我们观察到在\mbox{$ρ= 1$}电荷密度波(CDW)波瓣的尖端出现了Halcohol绝缘体(HI)相,对于\mbox{$\frac{V}{U} = 0.6$}和\mbox{$\frac{W}{U} = 1$},我们观察到在\mbox{$ρ= 1/2$}电荷密度波(CDW)波瓣的尖端出现了超固体(SS)相。我们还注意到,在填充因子\mbox{$ρ= 2$}的模型的相图上包含三体现场相互作用和最近邻相互作用的效果是稳定Mott绝缘体(MI)相,使得系统对于所有$\frac{V}{U}$值保持在MI相。
2020-09-08 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph
Emergent force in a bilayer superfluid Bose-Fermi mixture
我们研究了混合维中的两个原子物种的系统,其中一个物种分布在三维空间中,另一个物种被限制在两个平行的层中。三维空间中原子的存在为那些被限制在层中的原子创造了一个感应电势。根据有效散射长度和层间距,已建议在同一层内形成p波配对或在不同层之间形成s波配对。结果表明,当时间反演对称性(TRS)存在时,这些对不能共存,随着层间距和有效散射长度之比的减小,出现了从p波到s波的跃迁。随着层间配对的形成,我们发现在临界点处存在一个涌现力,并表明它可以从热力学势导出。这一结果为实验上实现这种跃迁提供了一种工具,在量子热力学领域有着巨大的应用潜力。
2020-03-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con physics.atm-clus
Observation of quantized vortex in an atomic Bose-Einstein condensate at Dirac point with emergent spin-orbit coupling
本研究在光学蜂窝晶格中的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中,于狄拉克点直接观测到量子化涡旋,揭示了晶格玻色子相图,为量子气体产生涡旋提供了普适新方法。
2025-09-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cavity-induced emergent topological spin textures in a Bose Einstein condensate
光学谐振腔中超冷量子物质和电磁场模式的耦合非线性动力学表现出丰富的有趣的集体现象。在这里,我们研究了一个$Λ$型,三分量玻色-爱因斯坦凝聚体耦合到一个环形腔的四个动态行波模式,其中只有两个模式是外部泵浦。然而,由于光子的相干后向散射,非泵浦模式在系统的动力学中起着至关重要的作用。在平均场水平上,我们确定了三个根本不同的稳态阶段的密度和空间自旋纹理的不同特点:一个组合的密度和自旋波,一个连续的自旋螺旋均匀的密度,和一个自旋螺旋调制密度。自旋螺旋状态,这是拓扑,是密切相关的腔诱导的自旋轨道耦合出现超过临界泵浦功率。拓扑平凡的密度波-自旋波态具有两个连续对称性破缺的超固体的特征。不同相之间的过渡是同时拓扑和一阶或二阶的。所提出的设置允许通过单独调整泵浦振幅和频率来模拟有趣的多体量子现象,腔输出场作为内置的无损观察工具。
2018-07-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent long-range interactions in Bose-Einstein Condensates
我们考虑一个大质量的复杂标量场与源的接触相互作用,并表明,在玻色-爱因斯坦凝聚,有一个紧急的源之间的长程相互作用。这种相互作用在玻色-爱因斯坦成分之间的自相互作用消失的极限下变成长程的。更一般地,该范围由$\ell^{-1}\propto \sqrt{λn/m}$给出,其中$λ$是2体自相互作用耦合常数,$n$是冷凝物中的粒子数密度,并且$m$是冷凝粒子的质量。简单地说,这可能听起来令人惊讶,因为在$λ\rightarrow 0$中,凝聚体的极限无隙激发具有色散关系$ω_k=k^2/2m$,而对于介导力,我们有$F\propto 1/r^2$。这个看似违反直觉的结果背后的原因在于,力是由声子介导的,声子碰巧获得了与源的非平凡导数相互作用。我们讨论了暗物质模型的这种观察的潜在后果。特别是,我们表明,这种力量可以竞争与引力在银河系尺度上的暗物质质量的范围很广,只要与重子的相互作用允许存在一个扩展的暗物质凝聚核心。这种效应可能对超轻暗物质模型特别感兴趣,例如模糊暗物质。
2018-12-21 astro-ph.GA cond-mat.quant-gas gr-qc
Quantum Hall correlations in tilted extended Bose-Hubbard chains
Virginia Tech(弗吉尼亚理工大学)
研究在倾斜扩展玻色-海森堡链中通过淬灭动能实现玻色子分数量子霍尔态,并揭示其相关性。
2026-01-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Emergent quantum field theories on curved spacetimes in spinor Bose-Einstein condensates: from scalar to Proca fields
Friedrich-Schiller-Universität Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学);Universität Heidelberg(海德堡大学);Universität Innsbruck(因斯布鲁克大学)
研究通过自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的激发,推导出在曲速声学时空中的涌现相对论量子场理论,探讨自旋自由度对质量矢量和标量场的影响,以及通过淬灭二次Zeeman系数或磁场梯度产生Proca子态。
2025-10-23 cond-mat.quant-gas gr-qc hep-th
Emergent light crystal from frustration and pump engineering
我们演示了泵浦工程如何驱动低维光子腔阵列中的阻挫诱导准长程序的出现。我们考虑一个由玻色-哈伯德模型描述的非线性腔体组成的Lieb链,它在单粒子谱中具有光子平坦带。Lieb晶格的非相干泵浦导致光子密度波,该光子密度波表现为具有晶格晶胞周期的两倍的相关性的代数衰减。这项工作为通过泵浦设计在量子光阻挫系统中产生强关联相位开辟了新的方向。
2018-02-21 cond-mat.quant-gas
Correlated dynamics of three-particle bound states induced by emergent impurities in Bose-Hubbard model
Sun Yat-Sen University(中山大学);Shenzhen University(深圳大学);Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)(粤港澳大湾区量子科学中心(广东))
通过研究Bose-Hubbard模型中的三粒子束缚态,发现相互作用诱导的杂质和边界导致两种束缚态:二聚体-单体束缚态和边界束缚态,并揭示了它们在量子行走和布洛赫振荡中的动力学特性。
2026-05-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent hydrodynamic response and dynamical backreaction: Magnon bound-state propagation in a Bose-Hubbard fluid
Qilimanjaro Quantum Tech(基利马贾罗量子技术);Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学);CERN(欧洲核子研究中心)
该研究针对一维Bose-Hubbard介质,通过推导长波流体动力学描述结合MPS模拟,揭示了磁子束缚态传播的流体动力学响应与动力学反作用,明确了流体动力学的定量适用范围。
2026-09-01 cond-mat.quant-gas hep-ph quant-ph
Sine-Gordon model coupled with a free scalar field emergent in the low-energy phase dynamics of a mixture of pseudospin-1/2 Bose gases with interspecies spin exchange
利用低能有效场论方法,研究了两种赝自旋$\1/2$玻色原子混合物在种间自旋交换下的相图。在$g_e$和$g_z$的参数平面上有四个平均场区域,其中$g_e$是种间自旋交换相互作用强度,而$g_z$是等自旋无自旋交换的种间散射的相互作用强度与不等自旋的种间散射的相互作用强度之差.两个区域($|g_z| > |g_e|$)对应于两个粒子的自旋沿$z$方向平行或反平行的基态,低能激发等效于两组分无自旋玻色子的激发.另外两个区域,与$|g_e| > |g_z|$,对应于基态与$xy$平面上的两个物种的总自旋平行或反平行,和低能量激发描述的sine-Gordon模型耦合的自由标量场,其中的有效场是原来的四个玻色子场的相位的组合。在(1+1)维中,它们由Kosterlitz无量纲重整化群(RG)方程描述,在相平面上有三个扇区,其标度维数和无量纲参数与余弦相互作用的强度成正比,这两个参数都依赖于密度。这些基元激发的间隙是潜在的多体基态的实验探针。
2013-02-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Effective interactions in a quantum Bose-Bose mixture
本文将无自旋相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体的Beliaev图解理论推广到二元混合物的情形。我们推导出一组耦合戴森方程,并找到解析的系统的格林函数。基本激发谱由两个分支组成,其中一个分支在自旋无关相互作用的极限下具有特征抛物线形式。我们观察到由于Andreev-Bashkin卷吸效应的磁振子质量和自旋波速度的重整化。对于三维弱相互作用气体,可以通过对二次量子化哈密顿量进行Bogoliubov变换得到光谱,其中每个通道中的微观两体势被相应的离壳散射振幅所取代。考虑声子和磁振子通过有效势相互作用的混合物,可以计算超流阻力密度。我们表明,这个问题是相同的玻色极化子的二阶微扰处理。在2D中,阻力在第一近似中已经对磁振子色散有贡献。我们的研究为系统研究量子简并玻色-玻色混合物中的涌现相位提供了基础。
2018-03-17 cond-mat.quant-gas
Nonequilibrium magnetic dynamics of the two-component Bose-Hubbard model
本文提出非平衡玻色子动力学平均场理论的双组分扩展,研究了双组分Bose-Hubbard模型的磁动力学,发现种间相互作用猝灭与周期性调制会引发不同的热化弛豫行为及Floquet相变。
2025-07-13 cond-mat.quant-gas
Lee-Huang-Yang dynamics emergent from a direct Wigner representation
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院物理研究所)
该研究通过截断Wigner方法,展示了如何在超冷玻色气体中自然纳入Lee-Huang-Yang修正,揭示了强相互作用下量子涨落效应的涌现。
2026-08-26 cond-mat.quant-gas
Many-Body Phases of a Planar Bose-Einstein Condensate with Cavity-Induced Spin-Orbit Coupling
我们研究了具有腔介导动态自旋轨道耦合的二维玻色-爱因斯坦凝聚体的多体相。借助两个横向非干涉、反向传播的泵浦激光器和单个驻波腔模,量子气体的两个简并塞曼子能级以双- $Λ$ -配置进行拉曼耦合。超过一个临界泵浦强度的腔模式填充通过相干超辐射拉曼散射从两个泵浦激光器,导致出现的动态自旋轨道耦合的原子。我们确定了三个具有不同原子和光子特性的量子相:正常的“自旋螺旋”相,超辐射的“自旋螺旋”相和超辐射的“超固体自旋密度波”相。后者表现出一个出射的周期性原子密度分布与正交中心的矩形晶格结构,由于相干光子散射到谐振腔和碰撞诱导的动量耦合之间的相互作用。出射晶体的横向晶格间距由动态自旋轨道耦合决定。
2020-09-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum phases of Bose-Einstein condensates with synthetic spin - orbital-angular-momentum coupling
超冷原子中激光诱导Raman跃迁产生的自旋轨道耦合的实验实现为探索新的超流物理和模拟奇异的多体现象铺平了道路。最近的一个建议,使用拉盖尔-高斯激光器,使另一种基本类型的自旋和轨道角动量(SOAM)之间的耦合在超冷原子。在此,我们研究了一个现实的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的量子相位与这种合成的SOAM耦合在一个盘形的几何形状,尊重径向不均匀性的拉曼耦合。我们发现,实验系统自然地驻留在一个强相互作用的制度,其中的相图显着偏离单粒子图片。SOAM耦合和相互作用之间的相互作用导致丰富的结构,自旋分辨的位置和动量分布,包括条纹相和各种类型的不混溶状态。我们的研究结果将为SOAM耦合BEC的实验研究提供指导。
2015-05-31 cond-mat.quant-gas
Spin-orbit coupled bosons in one dimension: emergent gauge field and Lifshitz transition
在存在强的自旋独立的相互作用和自旋轨道耦合,我们表明,旋量玻色液体局限于一个空间维度进行相互作用或密度调谐量子相变类似于一个理论上提出的巡回磁性固态系统。序参量描述破缺的$Z_2$反演对称性,有序相伴随着非零动量,这是由一个新兴的动态规范场的波动在相变。这种量子相变具有动力学临界指数$z \simeq 2$,这是典型的Lifshitz转变,但由一个非平凡的相互作用不动点描述。从直接数值模拟的微观模型,我们提取以前未知的临界指数为这个固定点。我们的模型描述了一维超冷原子与拉曼诱导的自旋轨道耦合的实际情况,建立这个系统作为一个平台,研究奇异的临界行为的赫兹-米利斯型。
2018-11-26 cond-mat.quant-gas
Emergent Kardar-Parisi-Zhang phase in quadratically driven condensates
在处于热平衡的玻色子气体中,外部二次驱动可以诱导由伊辛跃迁描述的玻色-爱因斯坦凝聚,这是U(1)相旋转对称性显式破缺直至$\mathbb{Z}_2$的结果。然而,在诸如激子-极化激元和非线性光子晶格的物理实现中,失去了热平衡,并且状态由损耗和外部驱动之间的平衡决定。一个基本的问题是非平衡涨落如何影响这种转变。在这里,我们表明,在一个二维的驱动耗散玻色系统的伊辛相被抑制,并取代一个非平衡相具有Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)物理。它的出现植根于U(1)-对称性恢复机制,该机制由降维中的强烈波动所实现。此外,我们表明,二次驱动项的存在下,提高了可见性的KPZ标度相比,二维U(1)对称气体,在那里它一直到目前为止仍然难以捉摸。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Hyperchaos in a Bose-Hubbard chain with Rydberg-dressed interactions
研究了一维光晶格中的里德堡修饰玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的混沌和超混沌。由于缀饰原子间存在长程软核相互作用,BEC的动力学过程可用扩展的玻色-哈伯德模型描述。在平均场区域,我们分析了BEC的动力学稳定性,重点是基态和局域态的配置。通过改变软核相互作用强度、电势偏置和晶格长度,计算了两种构型的李雅普诺夫指数。这两种配置可以有多个积极的李雅普诺夫指数,表现出超混沌动力学。给出了正的李雅普诺夫指数和最大李雅普诺夫指数的个数与光晶格长度的关系。最大的李雅普诺夫指数与相关的庞加莱截面所包含的相空间的面积成正比。我们表明,线性和滞后淬火的晶格势和装饰的相互作用导致不同的动力学由于混沌和超混沌。我们的工作是相关的,目前的研究混沌,集体和新兴的非线性动力学的BEC与长程相互作用。
2021-08-24 cond-mat.quant-gas
Symmetry-protected Bose-Einstein condensation of interacting hardcore Bosons
本文提出一种通过保护涌现$\mathbb Z_2$对称性、利用$k_0$调制耦合稳定一维量子多体相的机制,并在轮盘几何上构造硬核玻色子全量子多体解,数值验证了Bose-Einstein凝聚的鲁棒性,确定了控制对称性保护的能量尺度。
2022-03-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Influence of helicoidal spin-orbit coupling and Rabi coupling in dynamics of 2D Bose-Einstein Condensates
Amrita Vishwa Vidyapeetham(阿弥塔大学)
通过耦合Gross-Pitaevskii框架研究螺旋自旋轨道耦合和拉比耦合下二维玻色-爱因斯坦凝聚体的调制不稳定性和非线性束缚模,揭示强耦合效应和各向异性囚禁对稳定性的影响。
2026-05-26 cond-mat.quant-gas
Probing $p$-wave effects in spin-density separation of Bose mixtures with the dynamic structure factor
本研究采用路径积分场论探究三维双组分玻色气体中p波相互作用的作用,推导基态能量和量子耗尽的李-黄-杨修正,揭示其对状态方程的修改及自旋扇区有效质量的重整化,为量子气体各向异性相互作用效应提供理论与实验联系。
2025-04-16 cond-mat.quant-gas
Emergent limit cycles and time crystal dynamics in an atom-cavity system
我们提出了一个实验实现的时间晶体使用原子玻色-爱因斯坦凝聚体在高精细度光学腔泵浦激光失谐到相关的原子共振的蓝边。通过绘制出的动力学相图,我们确定区域的参数空间中显示稳定的极限环动力学。由于描述系统的模型是与时间无关的,极限环相的出现表明连续时间平移对称性的破缺。采用半经典分析,以证明对扰动和量子涨落的极限环的鲁棒性,我们建立了时间晶体的出现。
2019-05-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent Mott-insulators at non-integer fillings and devil's staircase induced by attractive interaction in many-body polarons
研究多体极化子超冷原子系统,发现吸引相互作用在浅晶格中引发自束缚超流相,在深晶格中导致非整数填充下的Mott绝缘体及有效密度的魔鬼阶梯结构。
2023-04-19 cond-mat.quant-gas
Vortex reconnections in anisotropic trapped three-dimensional Bose-Einstein condensates
量子涡旋重联可以被认为是复杂湍流量子气体相互作用的基本单位。理解作为基本事件的单涡重联的动力学是解释湍流量子气体涌现性质的重要前提。人们认为,如果时间足够长,一对孤立的量子涡旋线将不可避免地相互作用。研究了在三维各向异性阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体中量子涡旋对的重联问题.特别是相互作用强度和陷阱各向异性的影响在重联时间进行了研究。结果发现,相互作用强度没有影响的重联时间在短的时间尺度和陷阱的各向异性可以导致边缘的冷凝物干扰重联过程。研究还发现,即使对于相对较大的相互作用强度,初始相干系统的碎片非常缓慢,因此系统喜欢在重连期间保持凝聚。
2014-10-13 cond-mat.quant-gas
Synthetic U(1) Gauge Invariance in a Spin-1 Bose Gas
格点Schwinger模型的最新实验实现[Nature 587,392(2020)和Science 367,1128(2020)]为使用超冷原子进行基本粒子及其相互作用的量子模拟打开了一扇门,其中物质和规范场受到称为高斯定律的局部U(1)规范不变性的约束。受此启发,我们提出了一种新的方案,模拟自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中的格点Schwinger模型。结果表明,我们的模型自然包含了遵守U(1)规范对称性的物质场相互作用,而在传统的Schwinger模型中没有对应的相互作用。除了在以前的工作中确定的Z2有序相,这种额外的相互作用导致一个新的Z3有序相。我们绘制了一个丰富的相图,并确定从无序到Z2-有序和Z3-有序相的连续相变分别属于Ising和3态Potts普适类。此外,这两个有序相各自具有一组量子疤痕,当淬火到相图中的特定点时,这些量子疤痕会引起异常量子动力学。我们的建议提供了一个新的平台,提取涌现物理的冷原子为基础的量子模拟器与规范对称性。
2023-03-02 cond-mat.quant-gas
Collective modes and superfluidity of a two-dimensional ultracold Bose gas
量子液体的集体模式深刻地塑造和影响了它的性质,包括它的涌现现象,如超流性。在这里,我们提出了如何二维玻色气体响应于一个移动的晶格势。特别是,我们讨论了如何诱导加热速率依赖于相互作用强度和温度。这项研究的动机是Sobirey { \it et al.} arXiv:2005.07607(2020),我们提供了一个定量的理解。超越现有的测量,我们证明了这种探测方法可以识别量子液体中的第一和第二声音。我们表明,这两种声音模式进行杂交作为相互作用强度的函数,我们建议检测实验。这给了一个新的洞察玻色气体的两个制度,通过层次结构的声音模式定义。
2020-09-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase characterization of spinor Bose-Einstein condensates: a Majorana stellar representation approach
本文提出基于马约拉纳恒星表示和群论的方法,简化自旋系统的变分微扰,用于表征自旋-1和自旋-2玻色-爱因斯坦凝聚体的相位及其随熵和温度的变化。
2023-06-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Collapse of a quantum vortex in an attractive two-dimensional Bose gas
本研究通过实验与数值模拟探讨了二维超流体中量子涡旋在相互作用从排斥快速转变为吸引后的坍缩动力学,揭示了类孤子结构的形成及调制不稳定性导致的碎裂现象,并指出超出平均场效应的存在。
2025-06-28 cond-mat.quant-gas
Fractional quantum Hall effect of Bose-Fermi mixtures
多组元量子霍尔效应在组元间和组元内关联的相互作用下,使我们产生了新的涌现拓扑序。在这里,我们报告的分数量子霍尔效应的强关联玻色费米混合物的分类的$\mathbf{K}=\begin{pmatrix} m & 1\\ 1 & n\\ \end{pmatrix}$矩阵(偶$m$玻色子和奇$n$费米子),使用拓扑平带模型的理论发现。利用最先进的精确对角化和密度矩阵重整化群方法,我们建立了基于三个内在方面的拓扑表征:(i)等价于$\mathbf{K}$矩阵的行列式的拓扑$(mn-1)$ -折叠基态简并度,(ii)等价于$\mathbf{K}$矩阵的逆的分数量化拓扑Chern数矩阵,和(iii)具有与共形场论描述一致的能级计数$1,2,5,10$的两个平行传播手征边缘分支。
2021-05-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Emergent Quasicrystalline Symmetry in Light-Induced Quantum Phase Transitions
具有晶体学禁止的旋转对称性的准晶体的发现改变了材料有序的概念,但人们对这种奇异形式的有序的动力学出现知之甚少。在这里,我们从理论上研究了一个非平衡腔QED装置实现零温度量子相变从均匀的玻色-爱因斯坦凝聚体到准晶相通过集体超辐射光散射。在整个超辐射相变过程中,集体光散射为原子创造了一个动态的准晶光学势。值得注意的是,准晶势是“涌现的”,因为它的八重旋转对称性不存在于系统的哈密顿量中,而是只出现在低能态。对于足够强的原子之间的两体接触相互作用,准晶秩序是稳定的系统中,而弱相互作用的原子的冷凝物是本地化的一个或几个最深的最小值的准晶潜力。
2019-11-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Lattice dynamics in an emergent Zeeman lattice
本文研究在玻色-爱因斯坦凝聚体中通过拉曼与射频耦合同时作用涌现的晶格动力学,展示了Kapitza-Dirac散射、布洛赫振荡和晶格抖动等技术,为探索准平坦基带等非常规能带结构提供了高度可调的实验平台。
2022-02-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Crystalline Phases of Laser-Driven Dipolar Bose-Einstein Condensates
虽然结晶是自然界中普遍存在的现象,但晶体的形成和熔化仍然是一个迷人的过程,有几个开放的问题尚未解决。在这项工作中,我们研究了激光驱动的偶极玻色-爱因斯坦凝聚体由于长程磁相互作用和有效的无限程光诱导相互作用之间的相互作用而出现的结晶。这两个相互作用之间的竞争导致在一个集体激发光谱与两个旋子最小值,引入两个不同的长度尺度,在晶体顺序可以出现。除了由于其中一个旋转子的软化而形成具有简单周期图案的规则晶体外,我们发现两个旋转子也可以同时软化,从而形成奇异的,复杂的周期性或非周期性密度图案。我们还展示了动态状态准备计划,以实现所有发现的结晶基态的实验相关和可行的参数制度
2023-03-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spontaneous population imbalance in two-component Bose and Fermi gases
我们研究一维双组分玻色或费米气体,其中粒子在组分之间是可转换的。通过玻色化和一个简单的晶格模型的数值分析,我们表明,在这样的气体,一个强大的组元间排斥诱导自发的组件之间的布居不平衡,即铁磁性的赝自旋。不平衡相包含特征为Tomonaga-Luttinger液体的无隙电荷激发和有隙自旋激发。我们发现了一个至关重要的影响,组分间的粒子跳跃的过渡到不平衡相。在没有这种跳跃的情况下,跃迁是一阶的。在跃迁点处,能谱显示出一定的简并性,这表明出现了SU(2)对称性。在无限小的分量间跳跃下,跃迁变为伊辛型。我们精确地确定了模型的相图,并检验了弱耦合玻色化形式的可靠性。
2010-05-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Onset and Irreversibility of Granulation of Bose-Einstein condensates under Feshbach Resonance Management
量子物质的粒化--形成持久的小尺度图案--在准一维玻色-爱因斯坦凝聚体受周期性调制相互作用扰动的图像中实现。我们目前的平均场近似的分析表明,颗粒化是由逐渐转变的相位波动到密度波动。这是通过适当大的调制频率来实现的,而对于足够低的频率,系统表现出准绝热状态。我们表明,颗粒的持久性是一个不规则的演变的波函数代表一个不可逆的过程的阶段的结果。我们的模型预测符合薛定谔方程的数值解和实验观察。通过多组态含时Hartree玻色子理论(MCTDHB)的数值计算,揭示了这些现象背后涌现的多体关联。
2021-03-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cumulant theory of the unitary Bose gas: Prethermal and Efimovian dynamics
我们研究了简并超冷玻色气体到幺正态的猝灭,在幺正态中,相互作用是量子力学所允许的最强相互作用。我们奠定了基础的累积量理论能够同时捕获的三体Efimov效应和遍历演化。经过一个初始阶段的快速量子耗尽,一个普遍的prethermal阶段的特点是建立一个动力学温度和紧急Bogoliubov色散定律,而微观自由度保持远离平衡。可积性被多体哈密顿量中的高阶相互作用项打破,导致动量依赖性偏离幂律,从而在大动量下占据数呈指数衰减行为。我们还发现签名的Efimov效应在多体动力学和所观察到的跳动现象和Efimov三聚体的结合能之间的精确识别。在整个工作中,我们对均匀气体的预测定量地与均匀势中淬灭的单一玻色气体的实验结果进行了比较。
2021-02-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Controlling second-order rogue matter wave and line bright soliton dynamics in 2D Bose-Einstein Condensate with higher-order interactions and gain/loss atoms
本研究利用Hirota双线性方法求解含增益/损耗和高阶相互作用的二维修正Gross-Pitaevskii方程,推导出精确单孤子和多孤子解,揭示了二阶怪波物质波与线孤子的动力学特性,并证明通过调节高阶相互作用系数可有效控制孤子振幅、增益/损耗效应及怪波特性的可行性。
2025-04-28 cond-mat.quant-gas
Dissipation-Selected Resonant Fronts in a Driven-Dissipative Bose-Hubbard Lattice
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Beijing Key Laboratory of Advanced Quantum Technology, Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院先进量子技术北京市重点实验室);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Songshan Lake Materials Laboratory(松山湖材料实验室)
研究通过结合耗散梯度和斯托克诱导的退调 ramp,揭示了在二维驱动-耗散玻色-哈伯德晶格中选择非线性共振切片的方法,并展示了其在广义格罗斯-皮塔耶夫斯基模拟中产生固定密度前沿的核心贡献。
2026-05-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ultracold Fermi Gases with Emergent SU(N) Symmetry
本文综述了具有SU $(N)$对称性的超冷碱土金属费米气体的实验和理论研究进展。重点是描述近年来突破性的实验成果。后者包括冷却到低于镱和锶的各种同位素的量子简并度,光学费什巴赫共振和光学Stern-Gerlach效应的演示,$^{173}$ Yb原子的莫特绝缘体的实现,各种费米-玻色混合物的产生以及在光晶格时钟中观察多体物理。在理论方面,我们调查动物园的阶段,已预测的两种气体在一个陷阱,并载入一个光晶格,专注于二维和三维系统。我们还讨论了实现这些阶段所面临的一些挑战,例如达到观察磁性和更奇异的量子顺序所需的温度标度,以及处理激发电子能级的碰撞弛豫。
2014-03-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Lattice Polaron in a Bose-Einstein Condensate of Hard-Core Bosons
本研究采用变分试探波研究二维光学晶格中杂质与硬芯玻色子凝聚体耦合的准粒子性质,发现通过调节浴的填充因子可调控极化子特征,为超冷气体及莫尔材料等量子器件实验提供了重要指导。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Condensation and thermalization of an easy-plane ferromagnet in a spinor Bose gas
对自旋的广泛控制使得自旋电子学成为未来可扩展量子器件的有希望的候选者。对于自旋超流体系统的产生,有必要详细了解相干性和弛豫的建立。然而,为了确定稳健的相干特性和忠实地见证热化的相关参数,需要直接访问空间和时间分辨的自旋观测值。在这里,我们研究的热化的易平面铁磁体采用均匀的一维旋量玻色气体。建立在原始控制的准备和读出,我们证明了动态出现的自旋场的长程相干性和验证自旋超流性的实验测试朗道的标准。我们揭示了紧急准粒子的结构:一个“无质量”(希格斯)模式,和两个“无质量”(戈德斯通)模式-明确的和自发对称性破缺的后果,分别。我们的实验允许第一次观察到热化的易平面铁磁玻色气体,我们发现协议的相关动量分辨可观的热预测从底层微观模型内的Bogoliubov近似。我们的方法和结果铺平了道路,在大型磁自旋系统的凝聚动力学的定量理解和纠缠和拓扑激发的作用,其热化的研究。
2022-05-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Polarons and their induced interactions in highly imbalanced triple mixtures
我们揭示了沉浸在相关的一维(1D)玻色-玻色混合物中的杂质的极化子性质。这种设置允许杂质以吸引或排斥的方式耦合到特定的主体,从而提供了一个高度灵活的平台来操纵出现的极化特性。具体地,极化子残基峰和诱导相互作用的强度可以通过改变杂质与各个玻色子组分的偶联来控制。特别是,它是可能的,以保持更大的相互作用强度的准粒子字符相比,在一个单一的玻色子物种中的杂质的情况下。我们阐述了杂质介质相互作用的极化子结合能的层次结构,从而阐明了最近的实验射频方案中的极化子共振的识别。对于强吸引力的杂质介质耦合双极化子形成被捕获。我们的研究结果铺平了道路,不断改变准粒子的字符,陷阱效应的影响下,同时暴露在三重混合设置的相关性的作用。
2021-09-22 cond-mat.quant-gas
Stability and dynamics across magnetic phases of vortex-bright type excitations in spinor Bose-Einstein condensates
静态特性,即,研究了二维简谐约束自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋亮型激发的存在性、稳定性以及猝灭动力学.线性稳定的涡亮涡和亮涡亮解决方案出现在反铁磁和铁磁旋量气体的平方塞曼能量位移的变化。它们的变形跨越相关的过渡暴露和详细讨论evincing也表明,涌现的不稳定性可以导致斑图形成。空间伸长,进动运动和螺旋的非线性激发时,暴露于有限的温度和跨越不同的相边界,通过淬火的二次塞曼系数,被揭开。其中,由淬火引发的自旋混合过程导致随后配置的波形的变化。我们的研究结果揭示了斑图形成和自旋混合过程之间的相互作用,在当代冷原子实验中可以访问。
2022-11-30 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
Two-Dimensional Bose-Hubbard Model for Helium on Graphene
关联系统领域的一个令人兴奋的发展是实现量子物质的二维(2D)相的可能性。对于玻色子系统,在2D环境中表现出强相关性的一个例子是吸附在石墨烯上的氦。我们构造了该系统的有效玻色-哈伯德模型,该模型包含硬核玻色子$(U\approx\infty)$、排斥最近邻$(V>0)$和小吸引$(V'<0)$次最近邻相互作用.到玻色-哈伯德模型的映射是通过各种多体技术来完成的,这些技术考虑了石墨烯晶格间距尺度上的强He-He相关性。与稀释的超冷原子的情况下,相互作用是有效的点状,详细的微观形式的短程静电和长程色散相互作用的氦-石墨烯系统是至关重要的新兴玻色-哈伯德描述。结果将吸附在石墨烯上的第一层$^4$ He的基态置于相称固相深处,其中双三角晶格上的位点中的$1/3$被占据。由于有效玻色-哈伯德模型的参数对精确的晶格结构非常敏感,这开辟了一条途径来调谐该固态系统中的量子相变。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Emergent Orbital Skyrmion Lattice in a Triangular Atom Array
多轨道光晶格在过去几年中吸引了迅速增长的研究兴趣,为基于轨道的量子模拟提供了诱人的机会。在这里,我们考虑玻色子原子加载在二维三角形光晶格的简并$p$轨道带。该系统用多轨道玻色-哈伯德模型描述。我们发现,在这个系统中的受限原子发展自发轨道极化,这形成了一个手征Skyrmion晶格图案在一个大的制度的相图。这与它的自旋类似物相反,后者在很大程度上需要自旋轨道耦合。Skyrmion晶格的出现在玻色动力学平均场论(BDMFT)和精确对角化(ED)计算中得到了证实。在强相互作用极限下,通过分析量子隧穿诱导的轨道交换相互作用,发现Skyrmion晶格态的产生是由于$p$ -轨道对称性和三角晶格的几何挫挫的相互作用.我们提供的轨道Skyrmion状态的实验结果,可以很容易地在冷原子实验中进行测试。我们的研究意味着基于轨道的量子模拟可能会带来他们的自旋模拟所意想不到的奇异场景。
2022-12-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Motion of ferrodark solitons in trapped superfluids: spin corrections and emergent oscillators
研究铁暗孤子在超流体中的运动,通过自旋修正和涌现势揭示其动力学行为。
2025-12-04 cond-mat.quant-gas nlin.PS