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具有通量光学晶格中弱相互作用玻色子的动力学

DOI：10.1103/PhysRevA.98.053625 期刊：Physical Review A 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在受驱动光学晶格中实现强合成磁场，使得在冷原子装置中构建拓扑能带成为可能。近期基于非相干玻色子原子动力学的有限陈数测量标志着该领域的重要突破。半导体量子霍尔效应的测量与冷原子装置中的陈数测量存在关联，但两类测量的设计与复杂度截然不同。受这些最新进展启发，我们研究了二维受驱光学晶格中弱相互作用非相干玻色子在恒定外力作用下的动力学行为——这为直接探测陈数提供了途径。我们采用高驱动频率条件下的实际驱动方案，重点关注弱排斥相互作用的作用机制。研究发现：在原子云膨胀过程中，相互作用通过将相互作用能转化为动能以及引发额外加热效应，导致原子在拓扑能带间的重新分布。值得注意的是，适度原子排斥作用通过使准动量空间中的原子分布趋于平坦而有利于测量。我们的结果还表明，弱相互作用能抑制有效模型中某些高阶非拓扑项的贡献，从而增强拓扑部分的占比。
作者： Ana Hudomal，Ivana Vasi?，Hrvoje Buljan，Walter Hofstetter，Antun Bala?
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研究概述 实验方案

研究目的

研究二维受驱光学晶格中弱相互作用非相干玻色子在施加外力下的动力学特性——该外力可直接探测陈数，并重点关注弱排斥相互作用的作用。

研究成果

研究表明，微弱的排斥相互作用会导致原子在拓扑能带上的重新分布，从而影响原子云的异常漂移和膨胀动力学。然而，适度的原子排斥作用可通过使准动量空间中的原子分布趋于平坦，从而有助于测量陈数。这些发现揭示了驱动光学晶格中相互作用与拓扑特性之间的复杂关联。

研究不足

该研究仅限于二维晶格模型，虽能稳定系统但可能无法完全反映具有连续横向自由度的实际实验设置中的动力学特性。该方法的有效性仅适用于弱相互作用及较短时间尺度。

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