中文题名: | 相位调制光晶格中玻色原子的量子相研究 |
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保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 070205 |
学科专业: | |
学生类型: | 博士 |
学位: | 理学博士 |
学位类型: | |
学位年度: | 2024 |
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研究方向: | 冷原子物理 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
提交日期: | 2024-06-23 |
答辩日期: | 2024-05-26 |
外文题名: | Quantum phases of boson induced by a modulated phase factor in optical lattices |
中文关键词: | |
外文关键词: | magnetic field ; optical lattice ; Bose-Hubbard model ; phase transition ; non-Hermitian systems ; the chiral-current |
中文摘要: |
本文中,我们主要研究在磁场影响下,二维方晶格玻色子的基态量子相,以及在非厄米系统中玻色子生成的独特量子相。光晶格中超冷原子系统为模拟和探索凝聚态物理中的量子多体问题提供了纯净可靠的研究平台。此外,光晶格显示出高度的稳定性和更多的可调参数,有助于我们探索丰富的量子相。基于玻色-哈伯德模型,我们采用动态Gutzwiller平均场理论,通过分析所有格点的超流(superfluid,简称:SF)序参数和粒子密度分布来定量描述基态的量子相。 在第一章中,我们介绍了玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的研究背景、主要特点、理论框架和实验手段。此外,光晶格中引入人工规范场,可以实现不同规范场下磁通结构。我们还对超固相作出详细介绍。最后,我们给出非厄米系统的研究背景。在第二章中,我们研究在均匀人工磁通下,二维方晶格双组份玻色子的基态量子相特性。结果表明:当组份间相互作用较弱时(组份间相互作用小于位点相互作用),出现特殊的量子相,如锯齿状密度波超固相(SuperSolid,简称:SS 相)、晶格状密度波SS相和超对流相(CounterFlow SuperFluid,简称CFSF)。此外,人工磁通的引入增大CFSF相的存在范围。当组份间相互作用较大时(组份间相互作用大于位点相互作用),出现相分离的SS相(Phase Separated Supersolid,也称为P-SS相)。在第三章中,我们研究在交错磁通下,二维方晶格玻色子基态的量子相特性。结果表明:当交错磁通较大时,基态形成“创可贴”型SS相,即中间序参量的值较高,而左右(上下)的序参量略低,对应正-反涡旋的超级流分布。当交错磁通较小时,基态形成正-反涡旋“SF 凝聚相”,对应环形分布的超级流。此外,超级流密度的分布范围与跃迁强度的值成正比,而与交错磁通的值成反比。基于前两章的研究成果,在第四章中,我们引入非互易跃迁相因子的非厄米哈密顿量。基态量子相呈“SF岛”,即:MI海中表现出周期性分布的SF岛屿,且“SF岛”的数量与空间周期的平方成正比。在第五章中,我们进一步研究组份间相互作用对非厄米系统中双组份玻色子基态量子相的影响。当组份间相互作用较弱时,量子相包括“类涡状”的液体、“MI岛”、“SF岛”、以及CFSF 相。当组份间相互作用较强时,出现完全分离和不完全分离的“SF岛”。在最后一章中,我们总结研究内容,并对未来研究方向做出展望。我们考虑应用动态Gutzwiller平均场理论方法求解其他的等效晶格模型,如三角晶格中、六角晶格或者梯子模型中,探究是否会存在不同的量子相,以及是否可以尝试用精确对角化、或者蒙特卡罗数值计算进一步精确计算。 |
外文摘要: |
In this paper, we focus on the ground-state quantum phase of bosons in a two-dimensional square lattice under the influence of a magnetic field, as well as the unique ground-state quantum phase generated by bosons in non-Hermitian systems. The ultracold atomic system in optical lattices provides a clean and reliable research platform for simulating and exploring quantum many-body problems in condensed matter physics. In addition, the optical lattice exhibits high stability and a wide range of parameter adjustments, both of which contribute to our exploration of rich quantum phases. Based on the Bose-Hubbard model, we employ the dynamic Gutzwiller mean field theory to quantitatively describe the quantum phase of the ground state by analyzing the superfluid order parameters and particle density distributions of all lattice sites.
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参考文献总数: | 362 |
馆藏地: | 图书馆学位论文阅览区(主馆南区三层BC区) |
馆藏号: | 博070205/24023 |
开放日期: | 2025-06-23 |