【摘 要】
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冷原子体系作为一个高度相干的纯净体系提供了一个重要的量子系统的研究样本,得益于玻色-爱因斯坦凝聚的实验实现与光晶格强大的可协调性,人们得以在光学-原子体系中研究诸多凝聚态及固体物理相关的课题。随着相关实验与理论的发展,固体材料中的自旋轨道耦合效应也被引入到光晶格体系中。通过使用激光,人们可以将光晶格中的冷原子的动量与内态耦合起来进而使晶格系统呈现多种多样的量子相及拓扑性质,这可以证明凝聚态物理中的
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冷原子体系作为一个高度相干的纯净体系提供了一个重要的量子系统的研究样本,得益于玻色-爱因斯坦凝聚的实验实现与光晶格强大的可协调性,人们得以在光学-原子体系中研究诸多凝聚态及固体物理相关的课题。随着相关实验与理论的发展,固体材料中的自旋轨道耦合效应也被引入到光晶格体系中。通过使用激光,人们可以将光晶格中的冷原子的动量与内态耦合起来进而使晶格系统呈现多种多样的量子相及拓扑性质,这可以证明凝聚态物理中的一些理论与猜想。近年来,随着光晶格中冷原子实验的广泛发展,人们也开始关注光晶格体系中的非平衡动力学以及其他的热力学统计性质。在这项工作中,我们使用变分法与数值方法研究了外加抛物线型势阱的,具有有效磁通的玻色-哈伯德双腿梯子晶格,该体系可以通过激光诱导一维光晶格中的玻色子产生自旋轨道耦合来建立。在这个系统中,集体偶极子振荡是通过一个淬火过程,即突然改变外部抛物线型势阱的位置来激活的,我们在本文中展示了这个系统独特的动力学行为,与变分分析的结论一致的是,在迈斯纳-超流相与涡旋-超流相之间的过渡点附近,集体偶极子振荡频率将下降,我们也展示了这种量子相变可以通过集体偶极子振荡的阻尼来探测。我们用淬火后的本征谱和能级布居解释了具体的动力学现象,在存在原子间相互作用的情况下,我们采用含时密度矩阵重整化群方法研究了不同相互作用强度下的集体动力学,其中弱相互作用的情况与无相互作用的情况相似,只是相互作用倾向于增强阻尼,此外,当势阱位置改变超过某一临界值时,可以观察到布拉格反射。我们还研究了强相互作用的情形,在这种情形下,系统的相变行为会发生剧烈的变化,在一定的条件下甚至会进入Mott绝缘体相,这将极大地影响相应的集体动力学。在这项工作中预测的现象可以在现有的冷原子通量晶格实验中观察到。
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